¿Cómo se diseña un edificio para resistir un terremoto?
Natalia Kvirikashvili Sadikova · Departamento de ComunicaciónUn terremoto puede durar apenas unos segundos, pero preparar un edificio para responder adecuadamente ante él requiere estudio, cálculo y numerosas decisiones previas.
Antes de que una estructura comience a levantarse, los ingenieros deben analizar cómo responderá el edificio ante diferentes escenarios, cuáles son las características del terreno, qué cargas deberá soportar y qué exigencias establece la normativa en función de su ubicación.
Para Javier Martínez, ingeniero en CLERHP, la seguridad estructural no depende de una única decisión. Es el resultado de combinar un modelo de cálculo riguroso, un correcto diseño y dimensionamiento, el conocimiento del terreno y un adecuado control durante la ejecución.
La seguridad estructural comienza antes de la obra
Uno de los primeros factores para garantizar la seguridad de una estructura es el cumplimiento estricto de la normativa y la correcta consideración del espectro sísmico correspondiente.
Javier destaca el dimensionamiento y detallado dúctil conforme a ACI 318, junto con la normativa aplicable en cada proyecto.
Pero diseñar una estructura segura va mucho más allá de aplicar una serie de coeficientes. Detrás de cada edificio existe un modelo de cálculo en el que deben definirse rigurosamente aspectos como las hipótesis de carga, la geometría, los coeficientes o los criterios de armado.
El objetivo es anticipar cómo se comportará la estructura cuando esté sometida a las diferentes acciones para las que ha sido diseñada.
Y el proceso continúa en la obra. La resistencia real del hormigón, la calidad del acero, los recubrimientos, el curado o la correcta ejecución de los detalles de armado condicionan también la seguridad final.
Anticiparse al terremoto antes de construir
Una de las principales responsabilidades de la ingeniería estructural consiste precisamente en anticipar aquello que todavía no ha ocurrido.
Durante la fase previa a la construcción deben estudiarse posibles efectos sísmicos severos, revisar las irregularidades contempladas en la normativa y comprobar que el comportamiento global del edificio sea adecuado incluso en una situación sísmica.
También existe una cuestión esencial: conseguir que aquello que se diseña pueda ejecutarse correctamente.
Simplificar, en la medida de lo posible, los detalles y armados facilita su ejecución en obra y contribuye a reducir posibles errores.
A ello se suma el análisis del terreno. Antes de definir una cimentación deben estudiarse factores como su capacidad portante, los asentamientos, el nivel freático y el comportamiento del suelo, además de posibles fenómenos de licuefacción o asentamientos diferenciales.
La logística de la obra y los materiales disponibles también forman parte de las decisiones que deben anticiparse.
El terreno y la ubicación cambian las reglas
No todos los edificios están sometidos a las mismas condiciones.
El lugar donde se construye importa.
Un buen estudio de suelos permite determinar el perfil del terreno y definir la amplificación sísmica, además de condicionar decisiones fundamentales sobre el tipo de cimentación: zapatas, losas o pilotes, entre otras soluciones.
La ubicación geográfica determina asimismo el grado de amenaza sísmica y de viento establecido por la normativa y, por tanto, los esfuerzos que deberán considerarse durante el diseño.
Los materiales también intervienen en este proceso. En estructuras de hormigón armado, siempre dentro de los rangos normativos correspondientes, determinadas soluciones pueden contribuir a reducir el peso. Javier pone como ejemplo los aligeramientos de poliestireno, que permiten disminuir la masa sísmica frente a otras alternativas más pesadas.
Cada estructura, por tanto, debe responder a las características concretas del proyecto y del territorio en el que va a construirse.
¿Podemos saber cómo responderá un edificio antes de un terremoto?
La tecnología ha transformado profundamente la respuesta a esta pregunta.
Aunque determinados cálculos continúan realizándose manualmente, abordar los modelos estructurales actuales sin herramientas informáticas resulta prácticamente impensable debido al volumen y la complejidad de los cálculos necesarios.
En CLERHP se generan modelos de análisis dinámico modal espectral, además de modelos estáticos y, cuando resulta necesario, modelos pushover para comprobar el desempeño y la seguridad de los diseños.
Estas herramientas permiten simular la respuesta estructural ante los espectros de diseño sísmico definidos por la normativa.
En términos más sencillos, los ingenieros pueden identificar las zonas potencialmente más críticas de un edificio ante un terremoto antes de que este llegue a producirse.
El software permite además automatizar comprobaciones, incrementar la velocidad de análisis y trabajar con mayores niveles de rigor y precisión.
Sin embargo, la tecnología necesita conocimiento detrás. El software calcula; es el ingeniero quien debe construir adecuadamente el modelo, interpretar sus resultados y tomar las decisiones.
Más allá de los terremotos: viento y huracanes
La seguridad estructural no puede centrarse exclusivamente en los movimientos sísmicos.
Existe otro factor especialmente relevante en territorios como República Dominicana: el viento.
Los huracanes y vientos ciclónicos pueden generar acciones considerables sobre los edificios, por lo que constituyen otro de los elementos fundamentales que deben contemplarse durante el diseño.
República Dominicana cuenta con normativa específica de viento que establece las cargas que deben considerarse en función de la zona en la que se ubique cada proyecto.
Diseñar una estructura segura significa, por tanto, estudiar diferentes escenarios y comprender las particularidades del territorio donde va a construirse.
Ingeniería para anticipar
La ingeniería estructural trabaja sobre algo que todavía no ha sucedido.
Un terremoto, un huracán o unas condiciones especialmente adversas pueden no producirse durante la vida útil de un edificio. Pero la estructura debe haber sido concebida para responder adecuadamente ante los escenarios establecidos para su diseño.
Normativa, conocimiento del terreno, cálculo avanzado, tecnología y control de ejecución forman parte de un mismo proceso.
Es precisamente en esa capacidad de anticipar, calcular y comprobar antes de construir donde reside una parte fundamental de la seguridad estructural.
Una disciplina que está en el origen de CLERHP y que, más de 15 años después, continúa formando parte de su conocimiento técnico y de su manera de abordar proyectos cada vez más complejos.
Porque antes de construir, hay que saber cómo va a responder una estructura.