¿Como se diseña un edificio en una zona sísmica?

Muchos de nosotros vivimos en regiones donde la amenaza sísmica es una realidad.

Casi el 100% de nosotros al ser cuestionados o pensar sobre cómo  debe diseñarse un edificio en una región sísmica  instantáneamente asociamos con un edificio con elementos de mucha resistencia tal vez pensando que mientras más fuerte sea el edificio más podrá soportar. Y no es que no tenga lógica esa suposición. Pero, por otro lado tenemos que el sismo probable puede ocurrir hoy, mañana, en varios anos o muchos anos. También ese sismo puede ser de una magnitud baja, intermedia o grande.

De  lo anterior tenemos que para realizar un edificio debemos realizar una inversión económica y que   este estará parado esperando por un sismo probable en el tiempo y en magnitud. Sabemos que tarde o temprano habrá un sismo pero no sabemos cuándo ni que grande será.

Debemos elegir entre realizar la edificación lo más resistente posible para un evento que si bien puede ocurrir mañana, podría ocurrir dentro de 30 o más años sin saber si será leve, moderado o fuerte; o usando la teoría de Probabilidades y Estadísticas ver, desde este punto de vista probabilístico hasta qué punto seria certero hacer resistente hasta ciertos niveles esa edificación. Por otro lado, antes de venir un sismo de determinada magnitud, lo más probable es que la edificación está cargada con mobiliario, personas, etc. trabajando en lo que llamamos  rango elástico de los materiales. En ese rango  cuando el edificio o sus elementos se cargan, al retirar las cargas estos elementos que se deformaron según el nivel de las cargas aplicadas, vuelven a su posición original.  En el caso del Hormigón armado como son dos materiales diferentes pero trabajando acoplados la situación es un poco diferente, pero más o menos así es.

Un sismo, dependiendo de su magnitud podría poner a la estructura a trabajar en ese rango elástico, aunque existen otros factores que podrían ayudar a aumentar el efecto de la excitación  y sacar la estructura de ese rango:

-Cercanía a fallas.  Las aceleraciones del suelo son más fuertes porque hay menos atenuación.

-Amplificaciones sísmicas debido a igualamiento o asemejamiento de periodos de vibración de la excitación con el periodo de vibración de la edificación.

Para entender lo anterior veamos el ejemplo de un péndulo que va de un extremo a otro: Si ponemos nuestra mano en mitad del recorrido pararemos el movimiento o lo disminuiremos porque habrá un choque. Pero si esperamos a que realice el recorrido ya sea de inicio o final y empujamos, con solo aplicar una pequeña fuerza la amplificación del movimiento será mayor que en otro caso. Acordémonos del columpio: Empujamos al final del recorrido, cuando el otro niño sentado esta más alto: Eso se llama acoplamiento y lo que produce es la amplificación que a veces se le llama resonancia, pero no es correcto usar siempre ese término porque se refiere entonces solo a efectos de ondas sonoras.

-Otros como cercanías al lugar de origen del terremoto, etc.

También existen otros factores que pueden incidir en el proceso del diseño sísmico como:

-Uso de la edificación. Si se trata de bomberos, Hospitales, Policía, Palacio Presidencial se procurara que sean menos probables de sufrir daño. En muchos terremotos los fuegos posteriores y los saqueos han hecho daño similar o mayor.

-Tipo de materiales.

-Tipologías estructurales: Pórticos de acero, concreto, muros, etc,.

-Irregularidades en planta y elevación, etc.

Finalmente, cuando una edificación es sometida a un proceso de cargas que hacen que supere el rango que hemos llamado elástico, si ella colapsa o explota todos los ocupantes serian afectados. Pero si fuese posible que esa edificación no colapsara  al salir del rango elástico y pudiese deformarse lo más posible, entonces daría tiempo a notar el fallo y desocupar. A este fenómeno le llamamos ductilidad. Procuramos en el Diseño sísmico de que los elementos de la edificación puedan exhibir esa cualidad. Cuanto puede deformarse la estructura entre el colapso y cuando empezó a deformarse luego de salir del rango elástico es la  propiedad llamada “Ductilidad”.

Entonces, con la exposición anterior podemos ver que aprovechando el proporcionamiento de ductilidad a la edificación podemos, tomando en cuenta el uso de la edificación y los factores anteriormente  enumerados, usar edificios que siendo menos rígidos son mas económicos de realizar.

Por lo anterior, más que de resistencia  tenemos que hablar de ductilidad en el Diseño Sismorresistente.