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Objetivos y Estrategias Prioritarias en el AIFA
Por: Carlos Gidi Casas Director General Adjunto mageba Latinoamérica, cgidi@mageba.mx, Querétaro, México y Julio Rojas Gerente de proyectos, jrojas@mageba.mx.
El AIFA es la estructura aislada más grande de Latinoamérica
Las estructuras normalmente se mueven durante el día por las temperaturas y otros factores, estos movimientos son aún más importantes cuando de trata de una estructura asilada sísmicamente.
Mageba trabajó con los ingenieros estructurales del proyecto del AIFA para asesorar tanto en cuestiones técnicas de los dispositivos como en la viabilidad de fabricación, ya que era indispensable considerar la alta velocidad de construcción a la que se ejecuta este proyecto, las cargas en la estructura y el desplazamiento calculados como consecuencia del sismo. La solución consistió en una combinación de dos tipos de aisladores tipo péndulo con diferentes tamaños para soportar cada una de las columnas que sostienen la terminal. Los de tipo 1 para soportar 660 toneladas y los de tipo 2 para recibir 450 toneladas.1
Los sistemas de aislamiento sísmico son una excelente alternativa para el refuerzo de las estructuras y permite tener estructuras más esbeltas y económicas2. En el caso del Aeropuerto Internacional Felipe Ángeles la implementación de los aisladores permitió un ahorro en la estructura de acero de 600 millones de pesos aproximadamente3, esto debido a que lograron eliminar los elementos de contraventeo que eran necesarios antes de considerar el uso de los dispositivos. Este tipo de ahorros en la estructura no siempre se presentan en esta proporción, y depende mucho del tipo de estructura y su
localización, sin embargo, el impacto que tuvo en este proyecto fue muy notable.
El movimiento de estas estructuras puede ocasionar que se formen brechas o espacios sin cubrir cuando las estructuras se separan, pero más importante pueden ocasionar una colisión entre los edificios si están demasiado cerca.
Por las longitudes de la terminar de pasajeros, se dividió en módulos. Estos módulos son en realidad edificios independientes que tienen que estar conectados para formar la terminal de pasajeros y que pueda funcionar como una sola estructura. servicio suaves y sin ruido. Esto evita el desgaste, reduce el mantenimiento alargando la vida útil del sistema
3. Estética y capacidad de personalización: La junta puede tener un acabado metálico o el acabado que tenga el resto del piso seleccionado para el proyecto (mármol, cerámica, concreto, alfombra, etc.) y el sello de goma que la hace impermeable puede ser de distintos colores.
4. Dispositivo central de amortiguamiento: Con la experiencia de mageba en el movimiento de las juntas sísmicas, se diseñó este elemento para controlar el recentrado del sistema de juntas y amortiguar los movimientos que pudieran dañar el sistema y sus acabados.
5. Sistema probado en laboratorios internacionales: La junta se ensaya en laboratorios internacionales simulando las acciones de sismo en escala real, esto confirma al dueño de la estructura, el constructor y diseñador que el producto que se va a colocar ha funcionado correctamente para los criterios de diseño.
Planta de la terminal con un módulo marcado en rojo.
Las juntas de dilatación son necesarias en cualquier tipo de estructura o material de construcción, debido a efectos sísmicos o térmicos que se reflejan en contracciones o expansiones. Para controlar estos movimientos se implementan juntas de dilatación que permitan el libre movimiento de los materiales para evitar grietas o fisuras en los mismos, o en casos extremos una posible colisión entre estructuras contiguas.
Muestra tamaño real para revisión en el proyecto El aeropuerto internacional Felipe Ángeles tiene varios kilómetros de juntas, donde 4.3 km fueron suministradas por mageba.
El sistema incorpora varias características técnicas que optimizan el funcionamiento y vida útil de la estructura:
Muestra tamaño real para revisión en el proyecto con personal de AIFA
El edificio de estacionamiento público para los usuarios del aeropuerto y el edificio estacionamiento para empleados no cuenta con un sistema de aislamiento sísmicos, sin embargo, estará sometido a las fuerzas generadas por terremotos, por lo que para hacer la conexión entre las estructuras también implementó el uso de este tipo de juntas, aunque con menor movimiento ya que los desplazamientos serán controlados por la estructura misma.
1. Geometría del perfil sísmico: los perfiles que funcionan como rampa tienen una forma que controla de forma óptima el movimiento del sistema de juta para disminuir la velocidad de impacto y proteger mejor tanto el funcionamiento del sistema como los acabados que puedan tener la junta.
2. Superficie especial para movimiento de servicio: El 99.99% del movimiento de una junta de expansión sísmica no es sísmico; por lo que se ha incorporado una banda deslizante de alto grado Robo®Slide para garantizar movimientos de
La cubierta de la terminal presentó un reto particular para las juntas sísmicas. Si bien no hay transito de personas o vehículos, lógicamente el techo siempre debe cubrir la estructura para impedir la entrada de agua, polvo y otros agentes. Sin embargo, a esta altura se especificó en el proyecto que la junta debía tener capacidad de abrirse o contraerse 70cm. Diseñar una cubierta que tenga que moverse de forma tan significativa y continuar cubriendo siempre la irregular geometría de la cubierta no fue tarea fácil y fue necesario trabajar en conjunto con el equipo de ingenieros de estructuras coordinado por SEDENA para lograr el objetivo.
La solución fue diseñada especialmente para el AIFA y esta compuesta de varios elementos que podemos agrupar en dos grandes grupos, la sección en “cajón” y en “sobrero”. Cada una con un funcionamiento distinto para trabajar en conjunto y lograr cubrir todas las combinaciones posibles entre módulos.
Sistema de recentrado suave
Las juntas sísmicas de dilatación TENSA®QUAKE para el Aeropuerto Internacional Felipe Ángeles se adaptan a las situaciones específicas de la geometría de la estructura de cubierta. El desafío de esta estructura de cubierta son las diferentes inclinaciones, el cambio de pendientes, el cambio de la geometría de la viga de soporte, los elementos de interferencia (como el domo de cristal) y las tolerancias de construcción. Para hacer frente a las situaciones específicas, se han desarrollado dos tipos diferentes de juntas de dilatación de cubierta: 1. la “junta de sombrero”, 2. la “junta de cajón”. Debido a la complejidad de la estructura de cubierta, existen varios subtipos de estos dos tipos.
Ambos tipos de juntas de cubierta están diseñadas para adaptarse a un movimiento de apertura y cierre de +/- 700 mm, tanto en dirección longitudinal como transversal.
Las juntas sísmicas tienen por objeto principal proporcionar continuidad a la cubierta de la Terminal de Pasajeros en las colindancias entre módulos (edificios aislados sísmicamente de manera independiente) cuya separación entre elementos estructurales es de 700mm. Esta distancia, está definida por el cálculo estructural y su función es la de permitir el libre desplazamiento y deformación de la estructura durante un evento sísmico sin que existan conflictos entre las estructuras adyacentes.
Es importante mencionar que el sistema de junta sísmica tipo sombrero está diseñado para cubrir las cumbreras de la estructura y está limitada a que la estructura de soporte se encuentre a nivel. Los elementos principales que conforman la junta sísmica son: placa de cubierta, barra giratoria con sistema de control, perfil de cubierta con carro y riel, soportes deslizantes POM extremos. El principio fundamental del sistema consiste en fijar los perfiles de cubierta mediante un sistema atornillado a las vigas principales. La placa de cubierta se apoya directamente sobre estos perfiles y en los soportes deslizantes POM extremos que descansan sobre el panel de techo (galvatecho) y se une por medio de una barra giratoria a los carros que deslizan sobre un riel que forma parte del perfil de cubierta.
La placa de cubierta en ángulo se mantiene naturalmente en la posición central por gravedad. El centrado de la placa de cubierta en ángulo se apoya además en las barras giratorias. Estas barras giratorias tienen resortes para amortiguar las cargas dinámicas ascendentes y descendentes y las vibraciones que ocurren durante un terremoto o viento excesivo, ya que la placa de cubierta en ángulo se empuja hacia arriba y hacia abajo bajo movimientos rápidos de apertura y cierre o bajo carga de viento ascendente. Además, las barras giratorias evitan que las placas de cubierta en ángulo se eleven, en particular bajo una gran carga de viento. Bajo movimientos transversales, las vigas de la estructura principal de acero permanecen completamente horizontales y paralelas entre sí, y simplemente se deslizan debajo de las placas de cubierta en ángulo.
Esquema de la junta tipo sombrero
Vista de la junta tipo sombrero 3D
Los subtipos especiales de juntas de sombrero se encuentran al final de las vigas (“extremos en sombrero”), donde el techo cambia de horizontal a una pendiente que tienen las juntas de cajón, y en las intersecciones de los módulos de construcción (“cruces en sombrero”), donde las vigas también están inclinadas y, por lo tanto, tienen juntas de cajón.
Los subtipos especiales de juntas de sombrero se encuentran al final de las vigas (“extremos en sombrero”), donde el techo cambia de horizontal a una pendiente que tienen las juntas de cajón, y en las intersecciones de los módulos de construcción (“cruces en sombrero”), donde las vigas también están inclinadas y, por lo tanto, tienen juntas de cajón.
Funcionamiento Junta Sísmica de Cubierta Tipo Cajón
La junta sísmica tipo cajón tiene características similares a la junta sísmica tipo sombrero en cuanto a capacidades de desplazamiento; sin embargo, el principio de funcionamiento es distinto. Esta junta tiene como elementos principales: soportes de ajuste Tipo L (L-brackets), topes sísmicos de servicio, topes sísmicos de extremo, placas de cubierta con riel, sello H, sello V y rodillos deslizantes. Este sistema puede instalarse tanto a nivel horizontal, como en pendiente, así como en sistemas de transición por medio de perfiles curvos DCH y DCF. Por medio de los soportes L ajustables, que se fijan por medio de soldadura a la estructura metálica de la terminal, es posible adaptar el sistema a las alturas requeridas conforme a las condiciones en sitio. Dado que las vigas de acero de la estructura principal están inclinadas longitudinalmente en las áreas de las juntas de cajón, las vigas en los dos lados de la junta ya no son paralelas bajo el movimiento transversal. Por lo tanto, los dos lados de las juntas deben estar separados entre sí. Es por ello por lo que, la junta de cajón consta de una placa de cubierta de cajón en cada lado, que puede moverse independientemente de la otra bajo movimiento transversal. Cada soporte L tiene instalados un par de rodillos que permiten al riel-C de la placa de cubierta deslizar en caso de movimiento longitudinal de los módulos. Por otra parte, el movimiento transversal es absorbido por medio del sello de goma V mageba. El sistema cuenta con unos topes de servicio que impiden al sistema desplazarse en caso de movimientos menores (+/-20mm) originados por la dilatación/ contracción de la estructura y el viento, ya que en este caso tanto el movimiento longitudinal como el movimiento transversal son absorbidos por el sello de goma V.
Esquema de la junta tipo cajón
Vista de la junta tipo cajon 3D
Todos los sistemas se prueban en laboratorios especializados para representar en escala real los movimientos y velocidades a los que estarán sometidos durante sus funcionamientos, esto garantiza que el sistema se comportará tal cual fue diseñado.
Ensayos a escala real de una junta de piso.
El proyecto de la terminal de pasajeros y el edificio de estacionamiento de pasajeros y de empleados del Aeropuerto Internacional Felipe Ángeles (AIFA) es un referente mundial en el uso de las tecnologías sísmicas, incorporando aislamientos y juntas sísmicas trabajando en conjunto. Este sistema integral no solamente garantiza la integridad de la estructura durante un sismo, va mas allá y protege a los usuarios y sus contenidos. La implementación de estas técnicas pone de manifiesto nuevamente la alta capacidad y visión de la Secretaría de la Defensa Nacional y la ingeniería mexicana, que echó mano de todas las tecnologías y herramientas que le permitieron cumplir la misión de terminar este gran proyecto de acuerdo con lo planeado
Referencias Bibliográficas / mediáticas:
1. Tecnología Sísmica Aplicada al Aeropueto internacional Felipe Angeles, Revistar Armas,
Año 81, No. 522 (noviembre-diciembre 2021), pp 66-70 2. Mendez Galindo, C, Spuler, T, Moor, G, &
Stirnimann, F. (2012). Design, full-scale testing and CE certification of anti-seismic devices according to the new European norm EN 15129: Elastomeric Isolators. Proc. 15th World
Conference on Earthquake Engineering. Lisbon,
Portugal. 3. Jorge Garralda entrevista Gral. Vallejo [A Quien
Corresponda] (2021, Feb 18). “El Aeropuerto internacional incluye la mejor tecnología en aisladores sísmicos” [Archivo de video] https:// youtu.be/yoeHrnR7QCY?t=181
