El desgaste de las estructuras y su respuesta ante los sismos

A medida que pasa el tiempo, la infraestructura de un país como los puentes y edificios, puede deteriorarse. Los materiales con los que están construidos sufren modificaciones en las propiedades de resistencia y rigidez, de manera que tras algunas decenas de años las estructuras pueden responder de forma diferente de como lo hacían cuando fueron construidas. Se llama confiabilidad, a la probabilidad de que una estructura cumpla satisfactoriamente las funciones para las que fue diseñada, presentando un comportamiento aceptable durante un intervalo de tiempo. Su complemento es la probabilidad de falla, es decir, que presente un comportamiento inaceptable durante dicho intervalo. Así, a medida que la confiabilidad sea mayor, la probabilidad de falla, disminuirá, explicó la doctora Sonia Elda Ruiz Gómez investigadora del Instituto de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México.

“En nuestro grupo de trabajo hemos desarrollado un criterio de análisis de confiabilidad estructural, que se basa en la optimización multi-objetivo, y pretende encontrar los intervalos de tiempo adecuados para dar mantenimiento a las plataformas marinas de acero ubicadas en la sonda de Campeche en el Golfo de México. En el estudio tomamos en cuenta la influencia del daño acumulado en la plataforma por la acción del oleaje”, comentó la investigadora integrante de la Academia Mexicana de Ciencias.

Cuando se quiere diseñar un edificio es necesario conocer la magnitud de la carga que tendrá que soportar durante su vida útil, para determinar el tamaño de las vigas, las columnas, la losa, qué cantidad de acero de refuerzo colocar y en dónde. Un edificio de oficinas, por ejemplo, va a soportar la “carga sostenida”, constituida por el peso de escritorios, libreros, sillas y personas, además puede haber una aglomeración de personas en alguna oficina conocida como “carga extraordinaria”; a esto se le añade la posibilidad de que ocurra un sismo o “carga accidental”.

Todas estas cargas deben ser tomadas en cuenta para el diseño de edificios, las Normas Técnicas Complementarias sobre Acciones del Reglamento de Construcciones para el Diseño Estructural de las Edificaciones (NTCCA) del Distrito Federal, recomiendan valores para diferentes tipos de cargas (máxima, media y accidental) dependiendo del uso del edificio (oficina, escuela, hotel, restaurante, o biblioteca).

El grupo de la doctora Sonia Ruiz, como parte del comité revisor de las NTCCA, ha propuesto valores actualizados de cargas de diseño para algunos edificios, así como nuevos valores de factores de carga y de resistencia para que las estructuras sean seguras.

Para analizar el efecto que tienen los movimientos sísmicos en una estructura durante su vida útil, se debe contar con información sobre el peligro sísmico de la zona, y de los intervalos de tiempo que ocurren entre un evento sísmico intenso y el siguiente.

Un edificio sometido a un temblor intenso, como el del 19 de septiembre de 1985, puede presentar daño estructural si su diseño no es adecuado, o si la supervisión de la obra y la calidad de sus materiales son deficientes. En este caso, es probable que el edificio disminuya su rigidez y su resistencia y, por lo tanto, la manera en la cual responderá al siguiente sismo será muy diferente a la forma en que lo hubiera hecho de no tener daño estructural acumulado.

Al añadirle a un edificio dispositivos de control pasivo o activo, como disipadores de energía sísmica, aisladores sísmicos, amortiguadores de masa resonante o una combinación, se pueden aminorar los daños ante la actividad sísmica.

En México se han utilizado con mayor frecuencia los disipadores de energía sísmica, elementos que se incorporan a una estructura con el fin de aumentar su amortigua- miento y que la estructura presente menor, o nulo, daño a causa de un sismo; los disipadores pueden ser de tipo pasivo, activo o semiactivo.

En nuestro país se han colocado disipadores pasivos en varios edificios del Distrito Federal y de Acapulco. Dentro de este grupo de disipadores de energía sísmica pasivos, se encuentran los de material viscoso como los que tiene la Torre Mayor de la ciudad de México, y los viscoelásticos colocados en el edifico 3M, ubicado en esa misma ciudad rumbo a la salida a Toluca. Los disipadores de fluidos viscosos se basan en un dispositivo compuesto por un pistón inmerso en un fluido viscoelástico, al generarse un desplazamiento del pistón, el fluido puede pasar a través de pequeños orificios, lo que da como resultado la disipación de la energía.

En el grupo de los disipadores pasivos están los que, ya sea por fricción o por la deformación plástica del material que los constituye, tienen la capacidad de disipar energía; tal es el caso de los dispositivos de acero que tiene el edificio del IMSS ubicado en Paseo de la Reforma, o los colocados en las Torres Gemelas de Acapulco, dijo la investigadora, quien recientemente publicó dentro de la Serie I&D del Instituto de Ingeniería de la UNAM recomendaciones para el diseño de edificios con disipadores de energía pasivos.