Resilencia en estructuras

De acuerdo con la oficina de las Naciones Unidas para la reducción de riesgo de desastres (UNISDR, 2002), la resiliencia es la capacidad de un sistema, comunidad o sociedad expuestos a una amenaza, para resistir, absorber, adaptarse y recuperarse de los efectos de la amenaza de manera eficaz, lo que incluye la preservación y restauración de las estructuras y funciones básicas. La resiliencia significa pues la capacidad de “resistir a” o “resurgir de” un evento. La resiliencia de una comunidad con respecto a los posibles eventos que resultan de una amenaza se determina por el grado en que esta comunidad cuenta con los recursos necesarios y la capacidad de organizarse tanto antes como durante un cataclismo, o como algunos autores definen, consistirá en “la habilidad de acomodarse a los cambios sin fallar catastróficamente”.

Estos últimos años han dejado una lista bastante completa de desastres naturales que en muchos casos no han dejado víctimas mortales a su paso gracias a la construcción resiliente, un tipo de edificación basada en el uso de materiales lo suficientemente plásticos como para absorber cargas espontáneas, y de mecanismos adicionales de resistencia que, se ha demostrado, salvan centenares de vidas. [1]

La construcción resiliente es todo un ejemplo de como la innovación puede aterrizarse en cualquier sector para hacernos la vida más fácil. El concepto de resiliencia en el sector construcción no es nuevo ni únicamente aplicable a edificaciones en zonas de alto riesgo de catástrofe natural. [2]

Convencionalmente, las estructuras están diseñadas para resistir fuerzas dinámicas mediante una combinación de resistencia, deformabilidad y absorción de energía. Estas estructuras pueden deformarse mucho más allá del límite elástico, por ejemplo, en un terremoto severo. Indica que las estructuras diseñadas con estos métodos a veces son vulnerables a los fuertes movimientos sísmicos.

Para evitar tales daños críticos, los ingenieros estructurales están trabajando para descubrir diferentes tipos de sistemas estructurales que son robustos y pueden soportar movimientos fuertes. Alternativamente, algunos tipos de sistemas de protección estructural pueden implementarse para mitigar los efectos dañinos de estas fuerzas dinámicas. Estos sistemas funcionan absorbiendo o reflejando una parte de la energía de entrada que, de otro modo, se transmitiría a la estructura misma.

En tal escenario, se cree que las técnicas de control estructural son una de las tecnologías prometedoras para el diseño de construcciones resilientes y resistencia a terremotos. El concepto de control estructural es absorber la energía de vibración de la estructura mediante la introducción de dispositivos suplementarios.

Es estudio de nuevas tecnologías para mejorar resistencia a los terremotos en el sector de la construcción debería basarse en las necesidades reales de la estructura. Hoy en día para proteger la estructura de estos eventos sísmicos y sus consecuencias se utilizan técnicas avanzadas como muros de corte, dispositivos de aislamiento sísmico o de amortiguación. No obstante, a medida que el tiempo avanza y se conoce un poco más acerca de los terremotos y cómo se comportan las estructuras ante la ocurrencia de estos, se siguen desarrollando nuevas tecnologías, metodologías y herramientas para hacer frente a estos eventos que pueden ser catastróficos.


Referencias:

[1] João Pedro Ataíde Archer Guerra Pratas. Tsunamis e Cidades Resilientes. Disertação de Mestrado Integrado em Arquitetura. Coimbra, Portugal. Favereiro 2014.

[2] Leticia Rialto (Diciembre de 2017). La construcción resiliente, la oportunidad ante los desastres naturales. El Mundo, Unidad Editorial web. Madrid, España. Recuperado de: http://www.futurosostenible.elmundo.es/sostenibilidad/la-construccion-resiliente-la-oportunidad-ante-los-desastres-naturales. Acceso: miércoles 23 de mayo de 2018.

Chile como ejemplo de reducción de riesgo sísmico

Numerosos terremotos se confirman cada año alrededor del mundo, sin embargo no todos los lugares son afectados de la misma manera. Existen zonas que son afectadas por sismos de mayor intensidad, sin embargo, la destrucción de la infraestructura suele ser bastante menor en relación a su magnitud, el país sudamericano Chile es un claro ejemplo de ello.

La placa de Nazca, que coincide con la del Pacífico, está siendo empujada hacia abajo, debajo de la costa sudamericana. Lo que ubica a América del sur en general en una de las zonas sísmicas más activas del planeta. Entonces, ¿cómo es posible que en países como Chile no se evidencien grandes colapsos cuando vive sismos más fuertes?

La respuesta de los expertos consultados por BBC Mundo es clara: hormigón armado, disipadores de energía y estudios de suelo exigidos por una normativa muy estricta, que con muy pocas excepciones suele cumplirse. En el “país más sísmico del mundo” rara vez se desploma un edificio.

Chile es uno de los países más sísmicos del planeta, ha registrado ya varios terremotos de magnitud mayor a ocho en los últimos años, pero también uno de los más resistentes porque la normativa que regula la construcción es fuerte. Esto hace que la siniestralidad e incluso los daños materiales sean bajos en comparación con otros países asentados sobre el cinturón de fuego que rodea el Pacífico.

En una entrevista con BBC Mundo, el arquitecto Jaime Díaz, profesor de la Universidad de Chile, indica: “La norma asegura que en Chile las estructuras mantengan una resistencia tal que permita salvar vidas humanas, pero no obliga a que no sufran daños” [1].

Los expertos coinciden en que una clave está en la estructura de hormigón armado y acero, suficientemente flexible y resistente para dejar que el edificio se mueva, se balancee y no se caiga. El arquitecto Díaz explica que las construcciones modernas tienden a incorporar “elementos como los aisladores y los disipadores sísmicos que permiten que el movimiento de la tierra no se trasmita al edificio y, si se transmite, que esa energía sea absorbida” y agrega “En el fondo, el terremoto es una cantidad enorme de energía que se traspasa a las construcciones. Si no tiene modo de ser disipada, termina destruyendo todas las estructuras”.

Sebastian Gray, presidente del Colegio de Arquitectos de Chile, afirma que otro elemento crucial es el estudio del suelo para que los cimientos sean adecuados. “A cada tipo de suelo corresponde un cálculo específico para el tamaño, forma, profundidad, resistencia de las fundaciones”.

Las normas chilenas prevén tres tipos de terremotos en función de su intensidad: i) Para los “moderados”, las construcciones deben estar preparadas para moverse y volver a la posición original sin daños. ii) en los “fuertes”, se aceptan pequeñas fisuras y deformaciones. iii) finalmente para los terremotos “severos”, se permiten daños de consideración que talvez no se puedan reparar, sin embargo no causarían colapso.


Referencias:

[1] Zamorano A. (17 de septiembre del 2015). Terremotos en Chile: el secreto de sus construcciones antisísmicas. BBC Mundo, Periódico digital. Recuperado de: http://www.bbc.com/mundo/noticias/2014/04/140402_chile_terremoto_edificios_az. Acceso: Lunes 25 de septiembre del 2017.

Apoyo de la Unión Europea en la Reducción de Riesgo de Desastres

En los últimos cincuenta años, el número de víctimas debido a la ocurrencia de desastres naturales ha aumentado notablemente, debido en parte a la explosión demográfica que el mundo ha visto en el siglo XX. La Unión Europea, reconociendo que a nivel mundial los desastres naturales son de alto riesgo para la población ha puesto en marcha un Programa para hacer frente a esta problemática.

Jocelyn Lance, Coordinadora de Respuesta Rápida de Emergencia de la UE para América Latina y el Caribe, indica que «El famoso Programa de Preparación para Desastres de la UE, DIPECHO, se lanzó formalmente en 1996, pero comenzamos a apoyar pequeños proyectos de prevención de desastres en 1995, inspirados en las directrices para la prevención, preparación y mitigación de desastres naturales definidas durante la Conferencia Mundial de Yokohama de mayo de 1994”.

Las iniciativas de Reducción del Riesgo de Desastres (DRR) se basan en la premisa de que la prevención antes de un desastre salva vidas y es mucho más rentable en comparación con la respuesta posterior al desastre. Según cifras del Banco Mundial de la década de 1990, la inversión de 1 dólar en reducción del riesgo de desastres ahorra de 4 a 7 euros después de que ocurre un desastre. [1]


Referencias:

[1] Hilaire Avril (13 de octubre de 2016). 20 years of Disaster Risk Reduction in Latin America and the Caribbean. Official web-page of European Civil Protection and Humanitarian Aid Operations. Recuperado de: http://ec.euroa.eu/echo/field-blogs/stories/20-years-disaster-risk-reduction-latin-america-and-caribbean_en. Acceso: lunes 28 de mayo de 2018.

Vulnerabilidad: Errores del pasado

Hablando de vulnerabilidad, la capacidad de resistir, es hablar de errores cometidos en el pasado y que, después de un gran evento comprendimos que no estábamos preparados. Un claro ejemplo de estos errores son las llamadas losas planas, que funcionaron por algún tiempo pero, algo tarde ya, notamos que no eran la opción más segura.

Las losas planas son elementos constructivos de hormigón armado extremadamente simples en concepto y construcción que consisten en losas que están apoyadas directamente sobre las columnas y no sobre vigas. Estas estructuras transmiten las cargas directamente a las columnas sin necesidad de colocar vigas. Estas losas planas no son adecuadas para zonas de alto riesgo sísmico. [1]

Losa plana y losa apoyada sobre vigas

En el pasado las losas planas tuvieron una gran popularidad por su simplicidad de construcción y la posibilidad de tener techos más altos debido a la ausencia de vigas, sin embargo su popularidad ha ido decayendo con el tiempo debido a las dificultades que tiene para soportar cargas sísmicas.

Esta técnica de construcción conocida como losa plana causo el 61 por ciento de los derrumbes de edificios en el terremoto de magnitud de 7.1 ocurrido en México en 2017, que mató a 369 personas y cubrió avenidas de árboles y escombros. Casi dos tercios de los edificios que colapsaron en el monstruoso terremoto fueron construidos utilizando esta técnica que ahora está prohibida en zonas sísmicas de los Estados Unidos, Chile y Nueva Zelanda. [2]

Edificio en México construido con losas planas que fue parcialmente destruido en el terremoto de 7.1 grados en 2017

Eduardo Miranda, profesor de ingeniería civil y ambiental de Stanford y experto mundial de diseño resistente a terremotos, dijo “Hace 30 años que sabemos que este sistema mató a muchas personas, entonces ¿por qué lo seguimos usando?”.

Las losas planas de concreto se pueden adaptar arquitectónicamente y dar a los constructores mayor flexibilidad en el diseño de salas y espacios que necesiten techos más altos, pero en un terremoto, sin muros de hormigón armado o refuerzos laterales para resistir las fuerzas que empujan la estructura hacia los lados, los edificios con este diseño sufren desplazamientos excesivos y las conexiones entre losa y columna pueden romperse fácilmente por la acumulación de esfuerzos.


Referencias:

[1] Park, R. y Gamble, W. L.; Losas de concreto reforzado; Editorial LIMUSA; 1ª Edición, 2ª Reimpresión: 1992; México, pp. 21, 25.

[2] Burke Garance (9 de octubre de 2017). Engineers: Lives lost in Mexico quake could have been saved. The Denver Post, digital press. Recuperado de: https://www.denverpost.com/2017/10/09/mexico-city-earthquake-flat-slab-construction/. Acceso: lunes 28 de mayo de 2018.

Riesgo Sísmico

Es necesario aclarar que los elementos que configuran lo que se denomina el riesgo sísmico con: la amenaza o peligro y la vulnerabilidad. La amenaza o peligro tiene relación directa con el fenómeno, que en este caso es de origen natural y son los sismos. Estos fenómenos no pueden controlarse, es decir, no podemos como seres humanos evitar que sucedan, ya que son eventos que tienen una íntima relación con la dinámica de la Tierra como planeta. En cambio la vulnerabilidad se asocia a nuestra capacidad para soportar la presencia de un evento, en caso de que suceda un terremoto, la vulnerabilidad está dada por la susceptibilidad de las casas o infraestructuras a sufrir daños [1].

Por lo tanto, nuestro nivel de riesgo sísmico está dado en función de las características del terremoto (amenaza) y nuestro grado de vulnerabilidad frente a este fenómeno, de tal manera que para disminuir el riesgo es necesario disminuir el grado de vulnerabilidad, ya que no podemos impedir la generación de un terremoto.

En este sentido existen algunos mecanismos que pueden contribuir a disminuir nuestra vulnerabilidad desde una perspectiva física y/o funcional de infraestructuras. Cardona sugiere algunas acciones: [2]

  • Aumentar la resistencia de las líneas vitales mediante el reforzamiento estructural.
  • Reforzar edificaciones vulnerables que no pueden ser o no son factibles de reubicarse.
  • Elaboración de “códigos de la construcción” que regulen a edificación de nuevos inmuebles.
  • Adecuación de hospitales y la atención pronta y masiva de víctimas.
  • Reubicación de viviendas, de infraestructura o de centros de producción localizados en zonas de alta amenaza.

Referencias:

[1] Rivadeneira, F., Segovia, M., Alvarado, A., Egred, J., Troncoso, L., Vaca, S. y Yepes, H. Breves fundamentos sobre los terremotos en el Ecuador. Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional. Corporación Editora Nacional. Quito, Ecuador. Noviembre 2007.

[2] Cardona, O. Gestión del riesgo colectivo. Curso de Educación Superior Gestión Integral de riesgos y desastres. Capítulo 3. Barcelona, España. 39-62 pp.