Las estructuras de acero tienen un buen comportamiento ante los sismos
Por Edgar Tapia Hernández*
*Profesor–Investigador de la Universidad Autónoma Metropolitana, Azcapotzalco.
Con el paso del tiempo, los ingenieros y el público en general han ido restaurando su confianza en las edificaciones estructuradas con marcos dúctiles de acero, luego del comportamiento inesperado y desfavorable que reportaron algunas estructuras de acero en sismos intensos de Northridge, Estados Unidos (1994) y Kobe, Japón (1995).
Esta confianza se debe a los esfuerzos analíticos y experimentales de las conexiones y sistemas estructurales, que han aumentado el conocimiento y han permitido que los reglamentos especializados estén asociados a procedimientos más detallados y precisos. Incluso, esas mejoras técnicas se han relacionado con sistemas estructurales más económicos y eficientes.
Desde hace algunas décadas, la estructuración de edificios de acero típica con marcos momento-resistentes (sólo trabes y columnas) se ha venido sustituyendo por marcos con contravientos.
Por ejemplo, se estima que, en el 2008, las estructuras con marcos de acero con contravientos representaban el 40% de las estructuras de acero en California, Estados Unidos; mientras que este sistema estructural constituía menos del 10% a finales del siglo pasado.
Como resultado de su creciente popularidad, y la respuesta compleja de las estructuras de acero, se han redoblado esfuerzos por aumentar y mejorar el conocimiento técnico, así como capacitar a ingenieros especializados. Aunque todavía hay mucho por hacer, la tendencia de los resultados es favorable.
La respuesta sísmica y comportamiento de los marcos con contravientos son altamente dependientes de la respuesta de los contravientos, lo que origina una redistribución de cargas que debe considerarse desde la etapa de diseño. Más específicamente, las columnas de las crujías contraventeadas deberán soportar una redistribución de cargas axiales asociados a la plastificación del sistema de contravientos a lo largo de un sismo intenso.
Estas necesidades están explícitamente incluidas en los criterios del Reglamento de Construcciones para la Ciudad de México (la versión más reciente se publicó el 15 de diciembre del 2017), lo que asegura un comportamiento adecuado ante demandas sísmicas intensas.
La prueba de esta evolución favorable en el análisis, diseño y construcción de edificios estructurados con acero ha sido notoria en los sismos intensos ocurridos en México. Por ejemplo, durante el sismo de septiembre de 1985 (de magnitud 8.1) más de 300 edificios reportaron colapso total o parcial.
De ellos, sólo uno estaba estructurado con acero, el resto estaba basado en sistemas con concreto armado o mampostería. El edificio de acero que colapsó era uno de los cinco inmuebles del complejo Pino Suárez en el centro de la Ciudad de México.
Y fue gracias a los edificios que quedaron en pie que se pudo estudiar el desarrollo del mecanismo que ocasionó el comportamiento inadecuado; se determinó que el daño se debió a restricciones y criterios que no estaban incluidos en los reglamentos internacionales de entonces y que, hoy en día, están contenidos en las normatividades modernas.
Aunado a esto, el sismo de septiembre del 2017 fue una dura, pero no excesiva prueba para todas las estructuras diseñadas con los reglamentos recientes. En este evento de magnitud 7.1, se reportaron más de 40 edificios con colapso total o parcial, donde predominaron los inmuebles estructurados con marcos de concreto reforzado y edificaciones con mampostería. Cabe destacar que ninguna de las propiedades derrumbadas estaba estructurada con perfiles de acero como sistema principal.
Estas lecciones deben ser enfatizadas para hacer notar que los edificios estructurados con acero, detallados correctamente y diseñados con los criterios vigentes, desarrollan un comportamiento adecuado, incluso ante demandas sísmicas extraordinarias.
Así, estos argumentos sólidos deben incrementar la confianza de ingenieros, arquitectos, inversionistas y público en general en la respuesta sísmica de edificaciones diseñadas con acero estructural.
