¿Podemos construir edificios sísmicamente más seguros?

El terremoto de 1972 marcó un antes y un después en la cultura de la construcción de edificios en la ciudad de Managua. Antes del terremoto, la ciudad de Managua apuntaba, muy probablemente, a ser un referente en infraestructura a nivel centroamericano, con su arquitectura marcada por la influencia colonial, pero a la vez combinada con imponentes edificios, propios de las metrópolis modernas de su época.

El contexto económico actual, demanda un importante crecimiento en infraestructura orientado a la construcción de edificios de servicios, oficinas y habitacional, lo que requiere que los diseños sean concebidos con los más altos estándares de calidad y a la vez que sean capaces de interactuar acorde a la acción sísmica inherente de una zona cruzada por al menos media docena de fallas activas con alto potencial destructivo.

Desde el punto de vista ingenieril, es importante caracterizar no solo la fuente sismo generadora para estimar la máxima magnitud esperada de un evento en particular, sino también determinar la distribución de rigidez de los suelos de forma espacial, lo que normalmente se hace utilizando el promedio de velocidad de onda de corte a los primeros 30 metros de profundidad. Un suelo menos o más rígido tiene una incidencia importante en la función de transferencia sísmica que a la postre determina si el suelo se amplificará en periodos más largos o más cortos. Para explicarlo mejor, los considerados suelos menos consolidados o suelos blandos (Vs<360 m/s) al tener espesores por ejemplo superiores a los 30 metros, las máximas amplificaciones ocurrirán en periodos largos (T>0.3 segundos) lo cual es desfavorable para estructuras por ejemplo de 3 a más niveles. Por lo contrario, suelos de menor espesor hacen que la acción sísmica se concentre en periodos más cortos que corresponden a estructuras de poca altura y mayor rigidez. Este efecto de amplificación se conoce como efecto local de sitio y fue ampliamente documentado durante el terremoto de la ciudad de México en 1985, donde los edificios de 20 niveles o más que entraron en resonancia con los grandes espesores de sedimentos, de la zona del valle, ocasionaron una enorme cantidad de edificios colapsados y consigo la pérdida de miles de vidas humanas.

Para el caso particular de Managua, los suelos blandos en general, son de poco espesor en la mayor parte de la ciudad (< 20 metros), exceptuando en áreas específicas al sur de la capital donde estos pueden alcanzar los 45 metros de espesor, lo que sin embargo aún debe ser mejor definido. Basado en los resultados antes mencionados, desde el punto de vista de la dinámica de suelos, la ciudad es favorable para que se construyan edificios superiores a 5 niveles, ya que su periodo largo hace que la estructura se aleje de la meseta o Plateau del espectro de diseño sometiendo al edificio a aceleraciones de baja amplitud. Desde luego que esto debe ir acompañado de una buena práctica tanto en la etapa de diseño, siguiendo los requerimientos establecidos en las normativas para acero y concreto, así como en la etapa de construcción donde se debe respetar el rigor de las especificaciones de los materiales sugeridos en el diseño.

Otro problema que se deberá tener en cuenta, es la vecindad de fallas geológicas catalogadas como activas, lo cual deberá ser considerado en el espectro de diseño a partir de la inclusión del efecto de directividad que hace que la meseta del espectro se alargue, generalmente por el efecto constructivo del frente de ondas en la dirección de ruptura sobretodo en fallas de tipo transcurrente.

Si bien es cierto en la actualidad se exigen los estudios geológicos o de fallamiento superficial por medio de trincheras, siempre y cuando la dinámica de la falla se haya extendido hasta la superficie, los resultados tienden a ser semiempiricos o subjetivos, los cuales no tienen ninguna utilidad práctica desde el punto de vista de la ingeniería, ya que el ingeniero estructural encargado del diseño de hecho no incluye ningún elemento del estudio de fallamiento superficial. El identificar si una falla está cerca de un sitio de interés por medio de la apertura de una trinchera, es en sí mismo una sub-etapa de los estudios mínimos que se deberían considerar para la evaluación de la peligrosidad en una zona determinada.

La caracterización de una falla geológica en particular debería incluir, además de establecer su presencia o no, la determinación de eventos o periodos de retorno además de posibles desplazamientos así como su magnitud asociada. Lo anterior es requerido para establecer el parámetro de magnitud máxima creíble o MCE por sus siglas en inglés, el cual es ampliamente utilizado en áreas de alta sismicidad como en el oeste de los Estados Unidos. Este parámetro es posteriormente utilizado, a partir de una relación de atenuación apropiada, para la evaluación de la amenaza sísmica a partir de cálculos determinísticos, calculando así las formas espectrales requeridas en el diseño sísmico estructural. En caso que las aceleraciones de diseño sean extremadamente altas, que hagan que la estructura a diseñar sea económicamente inviable, siempre existen medidas de mitigación como es el caso de aisladores sísmicos, que permitirán alargar los periodos estructurales alejando así la estructura del Plateau que es donde ocurren las aceleraciones picos.

Todo lo anterior, debería estar integrado en el proceso de actualización del Reglamento Nacional de la Construcción que actualmente promueve el Ministerio de Transporte e Infraestructura, MTI, lo cual hay que decir, que es una buena oportunidad para adaptar los procedimientos de diseño sísmico en estructuras de gran envergadura a los niveles de exigencia que impone una economía en claro desarrollo como la nuestra.

Como último punto de reflexión, el crecimiento en infraestructura de nuestra ciudad, esfuerzo en el cual está encarrilado de forma conjunta el Estado y la empresa privada, debe pasar por la actualización de conocimientos y técnicas de diseño sísmico de nuestros jóvenes profesionales. En la actualidad, con la evolución en las tecnologías de la información, el conocimiento científico está más al alcance de nuestros estudiantes, por lo que la universidad juega un papel fundamental en el establecimiento de programas de actualización profesional en las distintas sub-especialidades y brindar así la oportunidad a nuestros ingenieros en adquirir conocimientos con rigor y pertinencia que sean de beneficio para el país.

Autor: Edwin Obando Hernández
Subdirector, IGG-CIGEO/UNAN-Managua. Nicaragua
Ph.D. Ingeniería Sísmica
23/VIII/2017

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