México.- Un gran factor de daño para las estructuras en la Ciudad de México son los sismos, pues ocurren constantemente. Además, pocos edificios están instrumentados para medir sus vibraciones, indicó José Alberto Escobar Sánchez, del Instituto de Ingeniería (II) de la UNAM.
El especialista, coautor de un método original para medir el daño estructural, dijo que la afectación consiste en la pérdida de rigidez, pues conforme se deteriora esa característica las estructuras se vuelven más flexibles.
En relación con ese deterioro existen cuatro etapas: saber que existe (¿las grietas estaban o no antes del sismo?); localizar dónde están; de qué tamaño son (si ahora son más grandes), y cuánto le queda de vida a esa estructura, para determinar qué tan segura es.
Conocer esos puntos es importante, por ejemplo, para las compañías aseguradoras. Después de un sismo, y según el daño que haya tenido una estructura, el seguro le dará dinero al dueño para repararla y llevarla al nivel de seguridad que tenía antes, o a uno más alto, para que no la vaya a menoscabar otro temblor de la misma intensidad.
Actualmente, existen variados métodos de detección e índices de daño. Es un tema que no se ha resuelto completamente y que sigue en estudio; algunos investigadores utilizan la ductilidad; otros, como Escobar Sánchez, Ramsés Rodríguez (ex alumno de doctorado de la UNAM y ahora investigador del Instituto Politécnico Nacional) y Roberto Gómez, también del Instituto de Ingeniería, estiman la rigidez a partir de las características dinámicas medidas de las estructuras.
Utilizan la rigidez como medida de daño porque permite cuantificar su pérdida al compararla con una estimación anterior. Si inicialmente se tenía 100 por ciento, y ahora un porcentaje menor, es posible saber cómo se ha deteriorado. “La usamos porque es cuantificable y no subjetiva”.
El método creado por Escobar Sánchez consiste en un algoritmo con el que es factible, a partir de ciertas mediciones, “calcular las características dinámicas de la estructura, reconstruir su matriz de rigidez, que es donde está contenida la información del daño, y estimarlo en relación con un estado previo”.
Toda estructura, explicó, tiene una matriz de rigideces que contiene las características que la definen; la rigidez es la fuerza que se necesita para generar un desplazamiento unitario. “Si a un elemento estructural se le aplica para que se desplace, ya sea un centímetro o un metro, la relación de esa fuerza entre la unidad de longitud del desplazamiento es lo que se define como rigidez”, expuso.
En ingeniería es común resolver el problema directo: se conoce la matriz del sistema estructural al que se le aplica una fuerza conocida, por lo que su respuesta será el movimiento calculado.
En el método de detección se debe resolver un problema inverso, pues a partir de la respuesta conocida (lo que se midió de la estructura) y el sismo (lo que ocasionó esa respuesta), se debe estimar la rigidez del sistema.
“Con el algoritmo lo que hacemos es ajustar esa matriz de rigideces y compararla con la proveniente de un estado previo, para saber dónde y cuánto se dañó la estructura. Sin embargo, calcular exactamente cuánto tiempo tendrá de vida útil no es fácil, debido a las incertidumbres inherentes en la misma, así como en la ocurrencia de los sismos, aunque al hacer simulaciones a partir de la capacidad inicial de un edificio, se podría estimar para qué tamaño de fuerza podría fallar”.
Esto se puede relacionar con la magnitud de los temblores para un sitio dado.
“Así, uno destructivo puede ocurrir cada 50 ó 100 años, pero también podría ser mañana, o en este momento. Es como enfermarse de gripa. Seguro que en un futuro me va a dar. ¿Cuándo?, no lo sé, pero sé que me voy a enfermar”.
Al pensar en proyectos de edificios nuevos en la Ciudad de México, el método de Escobar Sánchez permitiría, con base en su respuesta ante un sismo intenso, calcular el daño estructural, y no estructural que podrían tener, y si se pone en riesgo la seguridad de la estructura, rediseñar el proyecto para evitar que una nueva construcción falle ante ese fenómeno.
Ya se ha aplicado a modelos matemáticos de arquetipos estructurales que se han probado en laboratorios de Canadá, y en un hotel de California, Estados Unidos, dañado por un temblor en 1971. Hoy, se aplica en un modelo a escala de un edificio de cinco pisos en la Mesa Vibradora del II. Eventualmente, se planea probar en modelos experimentales en puentes.
Para hacerlo en estructuras reales se necesita que estén instrumentadas y, de manera ideal, tener los datos desde que se construyeron (estado inicial); sin embargo, agregó, a diferencia de los países desarrollados, donde hay muchos edificios en esa condición, en la Ciudad de México no deben ser más de unas cuantas decenas.
Si lo estuvieran, se tendrían datos para aprender del comportamiento real que tienen ante los temblores intensos, y así prever daños, dijo.
Ese conocimiento se podría incorporar en el Reglamento de Construcciones para el DF y, de esa manera, tratar de evitar prácticas que no sean del todo satisfactorias.
La normatividad en este ámbito se afina conforme se comprueba lo que funciona o no en la práctica, en el momento que ocurren sismos o huracanes intensos.
Instrumentar los edificios de la capital, hacer mediciones, calcular estados de daño y vaciar esos datos en normas de construcción, sería ideal para los ingenieros dedicados a las estructuras, concluyó. BP
