Una construcción sismorresistente es aquella que fue diseñada y ejecutada para soportar los movimientos provocados por un terremoto y reducir el riesgo de colapso. Dentro de la ingeniería existen dos grandes filosofías para desarrollar este tipo de estructuras.
La primera es la convencional, utilizada en la mayoría de las normativas sísmicas del mundo. Bajo ese criterio, un edificio puede sufrir daños importantes durante un terremoto muy severo e incluso quedar inutilizado, pero debe conservar la estabilidad suficiente para evitar su derrumbe.
De La Llera explicó que, ante un evento extremo, «la estructura puede sufrir daño, puede quedar esencialmente inutilizada, pero no puede colapsar, precisamente para evitar el gran problema que hemos visto en las estructuras en La Guaira en Venezuela, donde se produce el colapso y las personas quedan atrapadas y fallecen directamente por aplastamiento».
La filosofía más moderna establece un objetivo más exigente. Según el especialista, durante un sismo severo «el edificio esencialmente no debería sufrir daño y debería quedar incluso operativo en la mayoría de las veces».
Este segundo enfoque incorpora tecnologías como los aisladores sísmicos y los disipadores de energía. De acuerdo con De La Llera, esos sistemas pueden reducir entre ocho y diez veces el movimiento que recibe una estructura.
«Introduce en la estructura elementos que tienen dos funciones. Una es aislar la estructura del suelo, como si la hicieras colgar desde el cielo para que el suelo se mueva libremente y no le pase nada a la estructura. La otra es incorporar dentro de esa estructura elementos que absorben la energía, que es la que produce el daño en el edificio».
Hormigón armado y enfierraduras
Las construcciones sismorresistentes convencionales emplean técnicas tradicionales de refuerzo. Uno de sus componentes fundamentales es la enfierradura, compuesta por barras de acero incorporadas dentro de vigas, columnas y muros de hormigón.
El hormigón utilizado sin refuerzo presenta un comportamiento frágil y puede agrietarse o quebrarse frente a determinadas cargas. La incorporación de acero le proporciona ductilidad, es decir, la capacidad de deformarse sin romperse de manera repentina.
«Si está hecha solamente de concreto, al someterla a una carga, esta tendrá una característica frágil y se agrietará y quebrará como si fuese de vidrio. Pero al agregarle barras de fierro y someterla a esa misma carga, el material se transformará en uno que permitirá deformación, que tendrá ‘ductilidad’, la capacidad plástica para resistir la deformación sin romperse», explicó Kausel.
La combinación entre ambos materiales recibe el nombre de hormigón armado. Para ilustrar su funcionamiento, Kausel comparó el sistema con una tiza de pizarrón: si se intenta doblarla sin protección, se rompe; si se la envuelve con cinta adhesiva, conserva su forma aunque aparezcan fisuras.
«Ese es el papel que hace la enfierradura que está dentro del concreto. Pueden aparecer fisuras, pero no se desarma», afirmó.
La resistencia depende también de una correcta adherencia entre las barras y el hormigón. El acero debe contar con el tamaño, la cantidad y las estrías necesarias para lograr un buen agarre y evitar desplazamientos dentro de la estructura.
Las barras principales deben estar rodeadas por estribos, piezas de acero que mantienen unido el conjunto y confinan el hormigón.
«Supongamos que tenemos una columna circular. Los fierros generalmente van en la periferia, no en el centro. Pero además, cada cierto espacio, cada 30 o 40 cm, dependiendo de las normas, tiene que haber un estribo, que es un fierro circular que amarra a estos fierros».
El confinamiento impide que las barras se pandeen, es decir, que sufran desplazamientos laterales cuando son sometidas a compresión. Una ejecución inadecuada puede provocar una falla frágil y reducir de forma considerable la capacidad de la estructura para resistir un sismo.
Aisladores y disipadores de energía
Los aisladores sísmicos se instalan habitualmente en la zona de las fundaciones, entre el terreno y la estructura principal. Su objetivo es desacoplar el movimiento del suelo del edificio.
«Lo primero que viene en un edificio es que tú excavas el suelo y generas lo que se llaman los cimientos o las fundaciones, que son como los zapatos de la estructura», explicó De La Llera.
«En un edificio convencional a partir de esa cimentación nace toda la estructura, que está fija al suelo».
Cuando se incorporan aisladores en ese nivel, el edificio queda apoyado sobre dispositivos flexibles en sentido horizontal y rígidos en sentido vertical.
«El dispositivo es igual que una torta de milhojas. Tiene capas de goma natural, de acero, goma, acero, goma, acero, y tú formas una torta vulcanizada, que se trabaja en temperatura y en presión. Es como un patín, muy flexible horizontalmente, pero muy rígido verticalmente, porque si fuera blando verticalmente el edificio con su peso se aplastaría».
Durante un terremoto, estos elementos permiten que la construcción se deslice respecto de la base y disminuyen la cantidad de energía transmitida hacia los pisos superiores.
«Si el edificio ‘patina’ respecto de la base, el terremoto no es capaz de introducirle energía adentro para que vibre, porque lo que produce la vibración es la energía que le transmite el movimiento del suelo».
Los aisladores pueden incorporarse incluso en edificios ya construidos. Su utilización resulta especialmente importante en hospitales y otras instalaciones que deben continuar operativas después de una emergencia.
«En Chile se exigió esto porque tienen que quedar operativos. En Turquía en 2023 fue terrible, cayeron una cantidad enorme de hospitales y no tenían dónde recibir a los pacientes».
«En Perú también pasa con los hospitales, pero no el resto de las estructuras».
En Japón, en cambio, la tecnología se utiliza de manera habitual en numerosos edificios.
Los disipadores de energía funcionan de una manera diferente. El edificio permanece unido al suelo, pero los dispositivos absorben parte de la energía generada cuando la estructura comienza a oscilar.
«En un edificio con disipadores de energía pasa exactamente lo mismo. Aquí el edificio está fijo al suelo, igual que en la técnica convencional. Pero cuando en un terremoto el edificio empieza a oscilar y los pisos comienzan a desplazarse unos respecto de otros, el disipador absorbe esa energía e impide que la deformación entre los pisos sea grande y el daño se reduce sustancialmente».
Un ejemplo de aplicación de estos sistemas es la Torre Costanera Center, en Santiago de Chile. El edificio cuenta con 62 pisos y 300 metros de altura.
Según Kausel, la torre «Sobrevivió el Gran Terremoto del Maule de 2010 (de magnitud 8.8) sin grietas ni daño ninguno».
La importancia del suelo
Antes de iniciar una construcción resulta fundamental realizar estudios geotécnicos para determinar las características del terreno. Los suelos blandos pueden amplificar el movimiento sísmico y aumentar los daños.
De La Llera señaló que La Guaira «es una zona de rellenos aluviales y por lo tanto el suelo amplifica mucho el movimiento».
Para explicar este fenómeno, el especialista utilizó la imagen de un recipiente lleno de gelatina.
«Piensa que el tazón representa la parte dura o firme del suelo. Si mueves el tazón, la gelatina se mueve mucho más, es decir, el movimiento se amplifica».
De esa manera, una vibración de menor intensidad en una zona rocosa puede crecer de forma considerable al llegar a un terreno blando. La seguridad de una construcción depende, por lo tanto, no sólo del diseño del edificio, sino también de la calidad de los materiales, la ejecución de la obra y las condiciones del suelo sobre el que se levanta.
