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Reforzamiento sísmico estructural: ¿cuándo y cómo hacerlo?

El reforzamiento sísmico estrcutural es una necesidad, no una simple medida preventiva

Reforzamiento sísmico estructural: ¿cuándo y cómo hacerlo?

Reforzamiento sísmico estructural: ¿cuándo y cómo hacerlo?
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En mi concepto, todas las edificaciones con deficiencias pueden ser reforzadas estructuralmente. La decisión de si se refuerza (repotencia) o no, depende de la inversión económica y del riesgo durante los trabajos de adecuación. Una edificación puede tener comprometida su resistencia y estabilidad ante cargas verticales o gravitacionales como el peso propio, o ante cargas horizontales como el caso de viento o sismo.

La necesidad de una reforzamiento de una edificación se puede presentar en el estado de servicio o luego de un evento sísmico importante. En condiciones de servicio, se presenta esta necesidad cuando la estructura pierde parcialmente la capacidad de resistencia, estabilidad y/o rigidez antes cargas gravitaciones o laterales como viento; también se puede presentar en el caso en que se requiera una actualización sísmica normativa. Por otro lado, luego de la ocurrencia de un sismo importante, elementos estructurales del sistema estructural sufren cierto nivel de daño el cual compromete su resistencia, estabilidad y/o rigidez tanto en servicio como para sismos incluso menores.

La situación más delicada corresponde cuando se presentan problemas de estabilidad ante cargas gravitacionales. En otras palabras, cuando la edificación no es capaz de soportar su propio peso o cargas vivas actuantes. Las cargas correspondientes al peso propio de la estructura, de los acabados y particiones se denomina cargas muertas, y las cargas gravitacionales correspondientes al uso (vivienda, oficinas, parqueaderos, comercio etc.) se denominan cargas vivas.

Por tanto, reforzar una edificación con problemas antes cargas verticales es de mucho cuidado, y generalmente resulta en intervenciones que afectan significativamente la arquitectura y funcionalidad de la edificación. La intervención puede llegar a ser tan grande que la demolición de la edificación es aún más económica.

Si la edificación presenta además una condición de inestabilidad creciente, como sería el caso de problemas asociados con volcamiento, asentamientos diferenciales y falla en varios elementos estructurales de carga vertical, el reforzamiento estructural se vuelve aún más difícil de lograr dado el riesgo tan alto en los trabajos de adecuación. En muchas ocasiones se prefiere demoler. El panorama es un poco diferente para el reforzamiento ante cargas laterales tipo sismo o viento. Esto, ya que se cuenta con características de estabilidad adecuadas durante el servicio de la edificación. Los trabajos de reforzamiento pueden ser realizados bajo un menor panorama de riesgo.

Tradicionalmente en Colombia se ha optado por dos tipos de estrategias de reforzamiento estructural: (1) reforzamiento de elementos estructurales existentes, y/o (2) adición de elementos estructurales nuevos. Aunque el resultado de dichas intervenciones ha sido satisfactorio, no se debe olvidar que se refuerza para garantizar la filosofía básica del Reglamento NSR-10, el cual es salvaguardar la vida de los ocupantes/usuarios de una edificación. Pero, qué pasa con la operación de hospitales, universidades, colegios? Qué pasa con la atención a la comunidad luego de un evento sísmico severo? Qué pasa con el patrimonio de millones de colombianos que tienen sus ahorros invertidos en sus viviendas?

Hoy en día a nivel mundial se han venido aplicando dos estrategias de reforzamiento complementarias a las mencionadas anteriormente: (3) reducción del peso, y (4) reducción de la energía sobre la estructura. La estrategia de reducir el peso no ha sido muy común. En Japón, luego del fuerte sismo de Kobe en 1995, algunas edificaciones se reforzaron a través de quitar una parte del peso a la estructura existente y de reforzar elementos estructurales existentes. Al quitar peso de la estructura, la energía de vibración impuesta por el sismo disminuye.

Por otro lado, la estrategia de reducción de energía sísmica impuesta sobre la estructura es la manera más inteligente de hacerle frente a un terremoto. Esto, ya que se adicionan sistemas o elementos estructurales especiales a una edificación para que sean estos elementos quienes absorban y disipen la energía de vibración impuesta por el terremoto.   De esta manera, se reduce el daño y se otorga una mayor protección a los elementos estructurales principales, protegiendo así la vida, operación y contenidos de una edificación. Estos sistemas se denominan “Técnicas de Control de Respuesta Sísmica”, como la técnica de aislamiento sísmico y la técnica de disipación de energía.

En el país estamos en capacidad de afrontar técnicamente tanto proyectos nuevos como de reforzamiento (repotenciación) estructural usando técnicas de control de respuesta, lo que sin duda alguna otorgará a los proyectos un nivel mucho más alto de seguridad ante los terremotos.

El otrora Ministerio de la Protección Social, a través de la Resolución 976 de 2009, se acogió a la iniciativa global “Hospital Seguro Frente a Desastres” de la Organización Mundial de la Salud, como un programa nacional para la reducción del riesgo sísmico. Esta iniciativa plantea “que todos los hospitales nuevos se construyan con un nivel de resiliencia que le permita seguir funcionando en situaciones de desastre y se implementen medidas de mitigación  para reforzar los establecimientos  de salud existentes, en particular los que son prioritarios  en la atención en salud.”

Recientemente, el Ministerio de Salud y Protección Social a través de la Resolución 5240 de 2017 modificó los plazos para Edificaciones Indispensables para estudios de vulnerabilidad sísmica y ejecución de obras de reforzamiento: Vulnerabilidad, diciembre de 2021 y Reforzamiento, diciembre de 2025. El sector público es llamado a dar ejemplo en garantizar los operatividad de sus edificaciones instituciones e indispensables luego de un evento sísmico fuerte.

Finalmente, qué tanto daño estamos dispuestos a permitir en un evento sísmico en nuestras edificaciones? Qué tanta afectación estamos dispuestos a permitir en edificaciones hospitalarias, educativas e institucionales? Claramente, debemos cambiar el enfoque, y debemos decidir si seguir con técnicas de reforzamiento convencional o usar técnicas como aislamiento sísmico o disipación de energía para poder alcanzar un nivel de desempeño adecuado.

 

Juan Andrés Oviedo A., PhD

Doctor en Ingeniería Sísmica y Estructural

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