Interacción sísmica entre edificios: un área de estudio emergente

Frente al explosivo crecimiento de las ciudades, el Dr. Felipe Vicencio, investigador de la Facultad de Ingeniería, Arquitectura y Diseño, se dedica a estudiar la relación sísmica entre múltiples edificios durante un terremoto. Sus conclusiones podrían traducirse a futuro en un aporte para las normas que se exigen en los planes reguladores, por ejemplo, incluir esta interacción en el diseño de las nuevas construcciones.

Las ciudades están creciendo rápidamente. Acoger a la población en aumento requiere de nuevos edificios -muchos de ellos de gran altura- que deben ser construidos en un espacio limitado, por lo que a menudo se ubican muy cerca de otras estructuras. Esta cercanía conlleva una “interacción sísmica” y si bien actualmente es posible diseñar edificios con características antisísmicas, ¿qué pasa con los edificios antiguos y que no se pueden, o es muy complejo, adaptar? 

“Tradicionalmente, los edificios de las zonas urbanas se han diseñado sísmicamente conceptualizando la respuesta de las estructuras como algo autónomo, es decir, independiente de sus vecinos”, dice el Dr. Felipe Vicencio Navarrete, investigador de la Facultad de Ingeniería, Arquitectura y Diseño de la USS.

Sin embargo, cuando ocurre un terremoto, un edificio reacciona de forma diferente si está solo o construido junto a otro, porque prácticamente los edificios se sujetan entre sí al suelo. “Este fenómeno se denomina interacción dinámica estructura-suelo-estructura (SSSI, por sus siglas en inglés) y genera importantes desafíos técnicos para la comunidad científica debido a la alta complejidad del sistema suelo-edificios”, explica el Dr. Vicencio.

Precisamente, en un artículo publicado el 2021 en la revista Soil Dynamics and Earthquake Engineering, el académico describe que la influencia del SSSI puede ser muy relevante, especialmente en ciudades con una gran densidad de edificios.

En este sentido, el Dr. Vicencio se dedica a entender y profundizar el conocimiento sobre este fenómeno y cómo se traduce a la realidad actual de ciudades como Santiago, a través de simulaciones sísmicas y utilizando distintos modelos. En una reciente investigación, enmarcada en sus estudios de doctorado en Ingeniería Sísmica en la Universidad de Bristol (Inglaterra), realizó modelos matemáticos y pruebas experimentales en una mesa vibratoria que simulaba la interacción de múltiples edificios durante un terremoto.

Dentro de los resultados más importantes, encontró que los factores claves que controlan la interacción entre los edificios son la distancia ente los edificios, las diferencias de la altura entre ellos, y el tipo de suelo de fundación. “Para estas simulaciones ocupamos la supercomputadora Bluecrystal, la cual puede resolver 600 trillones de cálculos por segundo. En el caso experimental, se utilizó una mesa vibratoria de 3 metros x 3 metros, que permite simular terremotos reales”, detalla Vicencio.

Riesgo sísmico

Actualmente, investiga este fenómeno a nivel de ciudades enteras, simulando la interacción de todos los edificios que se encuentran en, por ejemplo, la comuna de Providencia, y con ello evaluar el aumento de la respuesta sísmica por la interacción de todos los edificios.

“Particularmente, estamos interesados en cuantificar el aumento del riesgo sísmico de las estructuras existentes debido a nuevos proyectos inmobiliarios que se construirán en el futuro”, agrega. Esto podría traducirse en un cambio normativo, en donde a futuro sea necesario incluir esta interacción en el diseño sísmico de edificios.

“Es importante destacar que nuestro modelo se diferencia de otros que centran sus esfuerzos en modelar el real comportamiento del suelo, lo que se convierte en modelos muy complejos, difíciles de resolver y tardando en algunos casos meses en solucionar. En nuestro caso, y siguiendo nuevas tendencias de resolución de problemas, realizamos un modelo de orden reducido lo que nos permite poder analizar complejos sistemas en plazos muy acotados”, finaliza.

 Perfil del investigador

Felipe Vicencio es ingeniero civil estructural y Ph.D en Ingeniería Sísmica por la Universidad de Bristol (Reino Unido). Cuenta con una extensa experiencia en modelación computacional, diseño sismorresistente y revisión de estructuras complejas, desde su fase básica a ingeniería de detalle. Además, es especialista en ingeniería sísmica y dinámica de estructuras.

Es académico de la Facultad de Ingeniería, Arquitectura y Diseño, donde dicta los cursos de Ingeniería Sísmica, Elementos Finitos y Análisis de Estructuras en la carrera de Ingeniería Civil.