La vulnerabilidad y el riesgo sísmico

Entrevista al ingeniero Eric Hernández (Abril de 2010)

Si bien es cierto que nuestro país cuenta con construcciones de mejor calidad que Haití, tanto en su diseño como en su construcción, nadie ignora que muchas han sido diseñadas con las normativas locales que datan de hace más de treinta años, y que en general existe una escasa supervisión de las construcciones por parte de las instituciones públicas o privadas correspondientes.

Si a esto le añadimos el auge de edificaciones residenciales, comerciales o institucionales cada vez más altas en nuestras principales ciudades, urge implementar acciones concretas para proteger nuestro patrimonio edificado. El reciente sismo ocurrido en Haití evidencia una vez más que, lamentablemente, no son los sismos por sí solos los que ponen en peligro la vida de las personas, sino más bien las edificaciones que se derrumban por la acción de los sismos.

Afortunadamente, en nuestro país existen empresas de ingeniería, gerencia y construcción de proyectos que se han preparado para ofrecer estos servicios profesionales. En este sentido el ingeniero Eric Hernández, gerente de ingeniería de Lexco y director del Centro de Ciencia y Tecnología de las Construcciones con sede en INTEC, nos ofrece datos interesantes y prácticos sobre los conceptos de vulnerabilidad y riesgo sísmico, y los diferentes sistemas de evaluación para la masa edificada.

En nuestra entrevista, el ingeniero Hernández hizo hincapié en que las medidas de prevención y mitigación de los efectos de un desastre sísmico deben considerarse como parte fundamental de un proceso de desarrollo integral a nivel regional y urbano, con el fin de reducir el riesgo existente, pues estos sucesos pueden causar un gran impacto sobre las comunidades afectadas. Para lograrlo es preciso que las entidades encargadas de la seguridad ciudadana posean un conocimiento global del concepto y alcance del riesgo sísmico total, con el objetivo de definir estrategias de atención adecuadas frente a las emergencias que genera este tipo de fenómeno natural.

¿Cómo se define la vulnerabilidad sísmica?

La vulnerabilidad sísmica de una estructura, un grupo de estructuras o una zona urbana completa, se define como su predisposición intrínseca a sufrir daños en caso de un movimiento sísmico de una intensidad
determinada.

¿Qué elementos determinan la vulnerabilidad sísmica?

La vulnerabilidad está directamente relacionada con las características del diseño y la construcción de la estructura.

¿Por qué es importante conocer el grado de vulnerabilidad sísmica de una edificación?

Porque la vulnerabilidad es uno de los factores determinantes del riesgo sísmico total, además de que constituye una herramienta clave para los planes de mitigación de desastres.

¿Cómo se puede reducir el riesgo sísmico?

Existen básicamente dos alternativas:

• 1. Construir la edificación en una zona de baja peligrosidad sísmica. Esto es viable únicamente para las estructuras que aún no se han construido. Dicha solución puede llevarse a cabo mediante una planificación física y urbana adecuada, con ayuda de estudios de microzonificación.

• 2. Reducir la vulnerabilidad de la estructura. En el caso de estructuras que se van a construir, la reducción puede realizarse mediante el mejoramiento de los códigos y por medio de una supervisión estricta de los procesos constructivos.La reducción de la vulnerabilidad sísmica de estructuras existentes puede efectuarse mediante el reforzamiento adecuado de las mismas, luego de que un profesional competente realice los estudios y recomendaciones pertinentes. En el caso de estructuras que representen alta peligrosidad, en que la medida anterior no arroje resultados satisfactorios o resulten antieconómicos, la edificación ha de ser demolida.

¿Qué mecanismos de evaluación de vulnerabilidad sísmica existen?

Organismos como la FEMA (Federal Emergency Management Agency), el ACI (American Concrete Institute) y la ASCE (American Society of Civil Engineers) se han dedicado a crear y mejorar continuamente una serie de documentos y recomendaciones con los cuales es posible evaluar de manera práctica la posible respuesta de una edificación frente a un sismo. Según estos documentos, existen diferentes niveles de evaluación:

• 1. Inspección visual rápida: consiste en asignar una calificación a cada parámetro de vulnerabilidad localizado por simple inspección visual del edificio. A la calificación básica se adiciona o se resta la calificación recibida por los parámetros modificadores de vulnerabilidad, obteniendo con ello una calificación final de la estructura.

• 2. Análisis detallado: consiste en hacer un levantamiento de las dimensiones en planta y elevación de la estructura, determinar las propiedades de los materiales existentes (resistencia, estado actual y posibles daños), e identificar el tipo de suelo sobre el cual se cimentó la estructura, para luego crear un modelo estructural a través del cual –por medio de una análisis estructural detallado y aplicando una caracterización específica de los efectos sísmicos– se determine el nivel de daños que sufriría la edificación ante este movimiento telúrico.

• 3. Instrumentación: se colocan sobre la edificación instrumentos electrónicos de medición de vibraciones (acelerómetros). A partir de las mediciones de vibraciones ambientales se utilizan algoritmos computacionales especializados para descodificar las propiedades básicas que rigen la respuesta sísmica de la estructuras, es decir, sus formas modales, frecuencias de vibración, amortiguamiento, e interacción con el suelo circundante. Con estas propiedades ya determinadas es posible realizar un análisis estructural más detallado sobre el comportamiento sísmico de la edificación, ya que se hace un análisis basado en propiedades reales medidas. Es casi como colocarle un “estetoscopio” a la edificación.

¿Qué tipo de mecanismos e instrumentos hay disponibles para este nivel de evaluación más profunda?

Se utilizan programas de computadora especializados para la simulación sísmica y sensores de última generación para determinar las propiedades de masa y rigidez interna de la estructura que gobierna su respuesta sísmica. Estos sensores permiten ir más allá de los análisis convencionales y de la apariencia superficial de las estructuras, y determinar con exactitud las propiedades dinámicas reales que determinan su vulnerabilidad sísmica. También permiten identificar la interacción real entre la edificación en su estado actual y el suelo que la rodea.
Esta información, registrada en equipos y computadoras dispuestos para esos fines, es luego procesada y analizada por expertos para determinar la capacidad de respuesta sísmica de la estructura, mediante el uso de programas (software) especiales.

¿Cuál es el alcance del informe resultante de una evaluación profunda?

Un informe adecuado debería indicar:

• El resultado de la evaluación del diseño estructural original frente a las normativas vigentes.

• El resultado de la evaluación de la estructura tal como fue construida, para reconocer su grado de fidelidad con el diseño.

• El resultado de la evaluación dinámica de la estructura según los datos registrados por los acelerómetros, frente al modelo para la cual fue diseñada.

• El resultado del análisis de la estructura frente a modelos simulados de eventos ocurridos de datos conocidos.

• Las recomendaciones de soluciones posibles, en caso de requerirse.

¿Qué pasa cuando el informe no ofrece resultados satisfactorios?

No siempre los resultados implican la demolición de las estructuras, existen soluciones estructuralmente adecuadas y estéticamente aceptables para adecuar dichas edificaciones a los niveles de seguridad estructural requeridos por las normativas locales y los distintos códigos internacionales. Entre estas opciones se encuentra el uso de fibra de carbono reforzada para incrementar la resistencia, confinamiento y ductilidad de los miembros estructurales. Algunas de estas tecnologías ya se han utilizado satisfactoriamente en el país.