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Introducción Para edificar estructuras seguras y bien planteadas es necesario comprender que tipos de fuerzas actúan sobre la misma y de que manera podemos contrarrestarlas. Toda estructura se enfrenta a cargas a lo largo de su ciclo de vida, las cuales impactan de manera directa en su comportamiento, estabilidad y durabilidad. Por ende, el estudio de estas cargas es crucial en el proceso de diseño estructural. Entre las principales fuerzas que una construcción debe soportar, encontramos las cargas muertas, cargas vivas y cargas accidentales, las cuales tienen que ver con fenómenos naturales como sismos y vientos. En Perú, es particularmente relevante implementar estrategias que ayuden a disminuir el efecto de estos eventos en las construcciones, ya que es una zona altamente sísmica. Para esto, ahondaremos en los sistemas de aislamiento sísmico, los cuales han emergido como una solución innovadora que mejora de forma notable el rendimiento estructural. Además, analizaremos ejemplos de construcciones internacionales que han adoptado estas tecnologías para la comprensión de su uso práctico y los beneficios que brindan en términos de seguridad y resistencia.
1. Tipos de cargas - Cargas muertas: Se le considera cargas muertas al peso que abarca el sistema de la propia edificación y sus componentes estructurales, ya sean muros, columnas, vigas, losas, etc, Es el peso que siempre permanece estático y en un mismo lugar una vez terminada la construcción, es invariable y es el mínimo que debería soportar la propia estructura. Las cargas muertas se determinan desde el momento del diseño estructural del proyecto y es fundamental obtener su cálculo preciso ya que sobre ellas se aplicarán las demás cargas. - Cargas vivas: Las cargas vivas se conforman por todos aquellos elementos que son variables en magnitud y posición dentro de la edificación. Se le suele considerar cargas vivas al peso del mobiliario, personas, equipos y otras instalaciones móviles que se puedan agregar ajenos a la propia estructura. Las cargas vivas tienen un alto nivel de variación por lo que se debe procurar no exceder el límite planteado que la estructura puede cargar de estas. Al ser variantes generan distintos tipos de esfuerzos en diferentes puntos de la estructura, por lo que si exceden su capacidad pueden causar deformaciones o fallas. - Cargas accidentales: Las cargas accidentales o también denominadas ambientales contemplan todos los factores externos a la estructura que se presentan de manera eventual. Dentro de ellos encontramos las vibraciones
3. Taipei 101 (Taiwán): Amortiguador de Masa Acoplada El sistema de protección sísmica del Taipei 101 se fundamenta en un Amortiguador de Masa Acoplada (Tuned Mass Damper o TMD), diseñado para mitigar las vibraciones estructurales causadas por vientos de tifones y movimientos telúricos. De acuerdo con Abbott (2004), esta estructura fue el primer rascacielos de gran altura en dejar expuesto su sistema de amortiguación como un elemento tanto funcional como estético. 3.1. Configuración y Especificaciones del Sistema El dispositivo consiste en una esfera de acero de 660 toneladas métricas, suspendida entre los niveles 87 y 92 mediante ocho cables de acero de alta resistencia de 42 metros de longitud (Poon et al., 2004). La esfera está compuesta por 41 capas de placas de acero de 125 mm de espesor, soldadas para formar un cuerpo con un diámetro de 5.5 metros. 3.2. Mecanismo de Disipación de Energía El principio de operación se basa en la inercia y la resonancia. Cuando fuerzas externas inducen una oscilación en la torre, el péndulo se desplaza en una fase opuesta al movimiento de la estructura. Este fenómeno se complementa con los siguientes componentes técnicos: 3.2.1. Cilindros Hidráulicos: En la base del amortiguador, ocho dispositivos de flujo viscoso absorben la energía del movimiento del péndulo, convirtiéndola en calor y limitando la amplitud de la esfera (Abbott, 2004).
3.2.2. Anillo de Amortiguación Inferior: Funciona como un sistema de seguridad que limita el desplazamiento máximo de la masa a aproximadamente 1.5 metros durante eventos de magnitud extrema. 3.2.3. Interacción con el Mega-marco: El TMD trabaja en conjunto con ocho "mega-columnas" de acero rellenas de hormigón de alta resistencia (10,000 psi) y un sistema de cerchas estabilizadoras (outriggers) cada ocho pisos, lo que garantiza la rigidez torsional necesaria (Poon et al., 2004). 3.3. Eficiencia Estructural La implementación de esta tecnología permite una reducción de hasta el 40% de las aceleraciones laterales de la edificación. Durante el sismo del 31 de marzo de 2002, con una magnitud de 6.8, el sistema demostró su eficacia al mantener la integridad estructural del edificio a pesar de encontrarse aún en fase de construcción, resistiendo las cargas dinámicas sin deformaciones permanentes en el núcleo central (Abbott, 2004).
- Torre Mayor (Ciudad de México) La Torre Mayor, con una altura de 225 metros y 55 niveles, es considerada uno de los rascacielos más resistentes del mundo. Su diseño estructural fue condicionado por la compleja geotecnia de la Ciudad de México, caracterizada por depósitos de arcilla blanda que amplifican las ondas sísmicas. Según Taylor (2004), el edificio fue el primer rascacielos a nivel mundial en implementar un sistema de amortiguamiento suplementario de alta capacidad como columna vertebral de su seguridad. 4.1. Configuración y Especificaciones del Sistema
4.2.3. Cimentación Profunda: El sistema de amortiguadores trabaja en conjunto con 252 pilotes que penetran 60 metros hasta alcanzar el estrato resistente, garantizando la estabilidad global contra el vuelco y la licuación de suelo. 4.3. Eficiencia Estructural La implementación de esta tecnología permite a la Torre Mayor resistir sismos de hasta magnitud 8.5 Mw. Su eficacia quedó validada durante el sismo de Colima en 2003 (7.6 Mw): mientras que en la zona del Paseo de la Reforma se reportaron daños menores en edificios aledaños, la Torre Mayor no sufrió daños estructurales ni arquitectónicos, y sus ocupantes pudieron continuar sus labores minutos después del evento (Zeevaert, 2003).
5. Brock Commons Tallwood House (Canadá): Sistema Estructural Híbrido de
Madera Masiva
El sistema estructural del Brock Commons Tallwood House se fundamenta en un modelo híbrido que combina núcleos de hormigón armado con una superestructura de madera masiva, diseñado para demostrar la viabilidad de materiales sostenibles en edificios de gran altura. Según Karacabeyli y Douglas (2017), esta edificación fue, al momento de su finalización, la estructura de madera más alta del mundo, alcanzando los 57.9 metros distribuidos en 18 niveles. 5.1. Configuración de la Cimentación y Subestructura La base del edificio se asienta sobre un sistema de cimentación de hormigón armado, compuesto por zapatas de tipo superficial y corrida perimetral, integradas con losas de cimentación que garantizan la estabilidad del conjunto. De acuerdo con Connolly et al.
(2018), la planta baja y la losa de transferencia también se ejecutaron en concreto para elevar la estructura de madera sobre el nivel del suelo, protegiéndola de la humedad y proporcionando una base rígida para los dos núcleos centrales de circulación. 5.2. Especificaciones de los Componentes de Madera Masiva El diseño emplea productos de madera de ingeniería que optimizan la resistencia mediante la unión de láminas y hebras con adhesivos estructurales: ● 5.2.1. Paneles de CLT (Cross-Laminated Timber): Se utilizan paneles de madera contralaminada para las losas de piso entre los niveles 3 y 18, actuando como diafragmas horizontales que distribuyen las cargas hacia las columnas. ● 5.2.2. Columnas de GLT (Glue-Laminated Timber): La mayoría de los elementos verticales de soporte entre los niveles 2 y 18 emplean madera laminada encolada, seleccionada por su alta capacidad de carga axial. ● 5.2.3. Secciones de PSL (Parallel Strand Timber): Para las columnas que enfrentan mayores demandas de carga pesada, específicamente entre los niveles 2 y 5, se implementó madera de hebras paralelas (Fast et al., 2017). 5.3. Mecanismo de Transferencia de Cargas y Conexiones La integridad del sistema se basa en la interacción precisa entre los componentes de madera y los elementos metálicos de unión: ● 5.3.1. Correas de Arrastre (Drag Struts): Consisten en placas de soporte atornilladas a la parte superior de los paneles CLT. Estas correas están soldadas a placas de incrustación en los núcleos de hormigón, permitiendo la transferencia
Taylor, D. P. (2004). Surviving the 2003 Mexico City earthquake with fluid viscous dampers [Sobreviviendo al terremoto de la Ciudad de México de 2003 con amortiguadores de fluido viscoso]. Taylor Devices Inc. https://www.taylordevices.com/technical-papers/ Zeevaert, L. (2003). Análisis sísmico de la Torre Mayor: Comportamiento ante el sismo de enero de 2003. Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural (SMIE). Flores Asencio, S., Gonzáles Martínez, P., & Ramos Ruiz, G. (2025). Aislamiento térmico como estrategia de mejora del confort en viviendas de zonas frías a gran altitud. Ingeniería: Ciencia, Tecnología e Innovación, 12(1). https://doi.org/10.26495/5da2t Bonaccorso, G. (2024, mayo 31). Materiales de aislamiento térmico de edificios. Archweb. https://www.archweb.com/es/materiales-de-aislamiento-t%C3%A9rmico/ Pelegrín Fuster, J. R. (2012). Aislamiento térmico en cubiertas: ejecución y puesta en obra [Trabajo de fin de grado, Universidad Politécnica de Cartagena]. Repositorio UPCT. https://repositorio.upct.es/bitstream/handle/10317/3078/tfg73.pdf Connolly, T., Loss, C., Iqbal, A., & Tannert, C. (2018). Feasibility study of mass timber envelopes for tall wood buildings. Energy and Buildings , 171 , 242-251. https://www.researchgate.net/publication/326758494_Feasibility_Study_of_Mass- Timber_Cores_for_the_UBC_Tall_Wood_Building Fast, P., Jackson, R., & Berrevoets, K. (2017). Brock Commons Tallwood House: A Case Study. Wood Design & Building Magazine , (74), 12-19. https://www.fastepp.com/wp- content/uploads/WCTE-Tallwood-House-at-Brock-Commons-Case-Study-Credit-Fast- Epp.pdf
