Reparación y refuerzo de Estructuras tras un Sismo: Técnicas y Estrategias

Los terremotos son eventos naturales devastadores que pueden causar daños significativos en las estructuras de hormigón armado, incluso a las que se consideran sismorresistentes. En algunos casos, los edificios de hormigón armado pueden sobrevivir a un sismo sin daños importantes, pero pueden quedar debilitados y requerir la reparación y el refuerzo adecuados para ser seguros.

Afortunadamente, existen varias técnicas y estrategias innovadoras que se pueden utilizar para reparar y reforzar estas estructuras después de un sismo, mejorando así su resistencia y seguridad.

 En este artículo, exploraremos las diversas técnicas y estrategias utilizadas para mejorar la resistencia de los edificios de hormigón armado frente a terremotos.

Evaluación de Daños Inicial

Al principio de cualquier tarea de reparación o refuerzo, es crucial llevar a cabo una evaluación exhaustiva de los daños. Esta evaluación determinará la magnitud de los daños y las áreas específicas que necesitan atención.

Los técnicos han de examinar las grietas, deformaciones y otros signos de deterioro para entender la extensión de los problemas.

Reparación de Daños Menores

La reparación de grietas y daños menores es el primer paso en el proceso de recuperación. Se utilizan materiales de alta resistencia, como resinas epoxi, para sellar y fortalecer el hormigón. Esto restaura la integridad de las estructuras y evita que los problemas menores se conviertan en daños mayores con el tiempo.

Métodos de reparación y refuerzo estructural

Las estrategias de reparación y refuerzo de estructuras tras un sismo están diseñadas para mejorar la resistencia y la ductilidad de la estructura. La resistencia se refiere a la capacidad de la estructura para soportar cargas, mientras que la ductilidad se refiere a la capacidad de la estructura para deformarse sin colapsar.

Los métodos de refuerzo estructural más comunes para edificios de hormigón armado afectados por un sismo incluyen:

• Refuerzo de columnas y vigas

Las columnas y vigas son componentes críticos en la resistencia de un edificio ante sismos, y son los que suelen sufrir más daños en un terremoto. Para fortalecerlos, se emplean varias técnicas:

o    Envoltura de Concreto: Se aplican capas adicionales de concreto alrededor de las columnas o vigas existentes para aumentar su capacidad de carga.

o    Placas de Acero: Las placas de acero se fijan a las superficies de las columnas y vigas para proporcionar resistencia adicional.

o    Materiales Compuestos: Fibras de carbono y polímeros reforzados con fibras se utilizan para envolver y fortalecer columnas y vigas, brindando una resistencia excepcional.

• Agregado de Muros de Corte

La adición estratégica de muros de corte en un edificio puede mejorar significativamente su resistencia sísmica. Estos muros, generalmente de concreto o albañilería, absorben y redistribuyen las fuerzas del terremoto, reduciendo así la carga sobre otras partes de la estructura. Este método es especialmente efectivo en edificios altos.

• Refuerzo de Cimentaciones

Las cimentaciones sólidas son cruciales para la estabilidad de un edificio. Después de un terremoto, es común que las cimentaciones se debiliten. Para fortalecerlas, se pueden utilizar varias estrategias:

o    Pilotes Adicionales: La instalación de pilotes adicionales bajo la cimentación existente refuerza la base y distribuye mejor la carga.

o    Mejora de las Bases: Se pueden mejorar las bases existentes mediante la inyección de grout (un material de alta resistencia) o la incorporación de tecnologías de refuerzo específicas.

• Sistemas de Aislamiento Sísmico

Los sistemas de aislamiento sísmico son una de las estrategias más avanzadas y efectivas para proteger edificios contra terremotos. Estos aislamientos sísmico pueden ser pasivos, activos o híbridos. Los  pasivos utilizan materiales elásticos para absorber la energía del terremoto. Los activos utilizan dispositivos mecánicos o hidráulicos para controlar el movimiento de la estructura. En el caso de los sistemas híbridos se combinan elementos pasivos y activos.

Estos sistemas utilizan dispositivos como aisladores de base y rodamientos sísmicos para aislar el edificio del movimiento del suelo. Como resultado, el edificio puede desplazarse lateralmente durante un sismo, reduciendo drásticamente las fuerzas transmitidas a la estructura.

• Disipadores de Energía

Los disipadores de energía son componentes diseñados para absorber y disipar la energía sísmica. Los disipadores de energía más comunes son los disipadores de fricción, los disipadores viscoelásticos y los disipadores de histéresis. En el caso de la fricción, estos aparatos emplean esta fuerza, entre dos superficies para absorber la energía. Adicional, los  viscoelásticos utilizan materiales viscoelásticos para absorber la energía. Los de histéresis utilizan materiales que experimentan un cambio de forma reversible para absorber la energía.

Estos dispositivos pueden instalarse en puntos estratégicos de la estructura, como columnas, vigas o losas de un edificio. Estos componentes ayudan a controlar las oscilaciones y reducir el impacto de las fuerzas sísmicas.

• Tecnología de Monitoreo Estructural

Una vez que se ha realizado el refuerzo, es fundamental implementar sistemas de monitoreo estructural. Al mismo tiempo, estos sistemas utilizan sensores para evaluar constantemente la salud de la estructura. De igual manera, cualquier cambio en la integridad del edificio se detecta de inmediato, permitiendo una respuesta rápida en caso de problemas.

• Otras técnicas

Evidentemente los métodos de refuerzo estructural mencionados anteriormente, existen otras tecnologías avanzadas que se pueden utilizar para mejorar la resistencia de los edificios de hormigón armado frente a terremotos, como la impresión 3D y la realidad virtual, que se están utilizando para desarrollar nuevos métodos de refuerzo estructural.

Al mismo tiempo, las estrategias de reparación y refuerzo de estructuras tras un sismo son una parte importante de la mitigación de riesgos sísmicos. Al reforzar las estructuras, se puede ayudar a garantizar que sean seguras y habitables en el futuro.

La selección de la estrategia de refuerzo adecuada para un edificio de hormigón armado depende de una serie de factores, incluyendo el tipo de edificio, la magnitud del terremoto y la naturaleza de los daños.

Autor: Eduardo Martín del Toro, docente del Máster en Patología, Rehabilitación de Estructuras y Eficiencia y Ahorro Energético en Edificación de EADIC.