Sergio M. Alcocer Investigador del Instituto de Ingeniería de la UNAM. Coordinador de la revisión de las NTC del Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal 2023 y 2029, así como del Subcomité Revisor de la NTC-Evaluación y Rehabilitación 2023 y 2029.
Bernardo Moctezuma Becario del Instituto de Ingeniería UNAM. Pasante de la Maestría en Estructuras de la UNAM y miembro del Subcomité Revisor de la NTC-Evaluación y Rehabilitación 2023 y 2029.
En este artículo se analiza, de manera breve, el contenido general de la Norma Técnica Complementaria para la Evaluación y Rehabilitación Estructural de Edificios Existentes del Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal publicada en noviembre de 2023. Se discuten los aspectos más sobresalientes de ella para su correcta aplicación. Finalmente, se plantean algunas posibles modificaciones, en proceso de discusión, para la versión que se publicará en 2029.
La nueva Norma Técnica Complementaria para la Evaluación y Rehabilitación Estructural de Edificios Existentes (NTC-Evaluación y Rehabilitación) del Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal establece los criterios mínimos para la evaluación y rehabilitación de la estructura de edificaciones en la Ciudad de México. La NTC-Evaluación y Rehabilitación está diseñada para aplicarse a cualquier caso de rehabilitación de un edificio, si bien se hace énfasis en aquella por sismo. Se entiende por rehabilitación al proceso de intervención estructural para restablecer las condiciones originales (reparación) o para mejorar el comportamiento de elementos y sistemas estructurales para que la edificación cumpla con los requisitos de seguridad contra colapso y de limitación de daños establecidos en el reglamento; incluye la recimentación, reforzamiento, reparación y rigidización.
La NTC-Evaluación y Rehabilitación sustituye a la Norma de Rehabilitación de Edificios de Concreto Dañados por el Sismo del 19 de Septiembre de 2017 (N-Rehabilitación), publicada en diciembre de 2017. La N-Rehabilitación sirvió de base para implantar un amplio programa de rehabilitación sísmica en la Ciudad de México. De acuerdo con ella, el diseño de la rehabilitación sísmica de un edificio debía satisfacer los criterios mínimos establecidos para edificaciones nuevas. Es decir, se debía usar el nivel de demanda sísmica (en forma de fuerzas laterales y límites de distorsión de entrepiso) aplicable a edificaciones nuevas. Este criterio implicó, frecuentemente, la intervención amplia, compleja y costosa de la cimentación y la estructura. Así, el criterio de diseño de la rehabilitación pronto se tradujo en un reto técnico, económico y social. Cabe señalar que el criterio de usar requisitos para edificios nuevos en la rehabilitación de estructuras existentes fue similar al establecido en las Normas de Emergencia preparadas después del sismo de 1985.
Los edificios afectados por los sismos de 2017 contaban con características estructurales que definieron su vulnerabilidad y, por tanto, su comportamiento, como: una configuración estructural poco propicia para un adecuado desempeño con irregularidades en planta o en elevación; una rigidez lateral insuficiente que facilitó la ocurrencia de desplazamientos grandes y, consecuentemente, daño en los elementos estructurales y no estructurales; un detallado no apto para elementos estructurales dúctiles, así como el uso de materiales de baja calidad. A ello se debe añadir la calidad deficiente de la construcción en varios casos. Estas condiciones dificultan que un edificio existente pueda cumplir los criterios de aceptación de la normativa vigente más exigente. El diseño de la rehabilitación estructural usando un criterio de diseño aplicable a edificios nuevos implicó intervenciones demasiado costosas e intrusivas; incluso, las consecuencias económicas de su posible aplicación impidieron la rehabilitación en varios casos.
Como resultado de esta lección, el objetivo de diseño establecido en la NTC-Evaluación y Rehabilitación es diferente. En ella se introducen requisitos orientados a evitar el colapso de las edificaciones existentes mediante la reducción o eliminación de las deficiencias que limitan un desempeño adecuado ante sismos, y toman en cuenta las limitaciones económicas de la rehabilitación. Esto se logró a partir de permitir la aplicación de versiones de reglamentos anteriores, pero posteriores a 1985, para la evaluación y el diseño de la rehabilitación en función del nivel de vulnerabilidad estructural del edificio. Este criterio es similar al adoptado en otros países.
Edificios que se deberán evaluar
En la NTC-Evaluación y Rehabilitación se establece que son sujeto de una evaluación y, en su caso, de una rehabilitación los edificios con daño estructural moderado o severo, aquellos con modificaciones de su uso o en su sistema estructural, así como cuando se requiera la expedición de la Constancia de Verificación de la Seguridad Estructural para edificios del Grupo A o el Subgrupo B1. Adicionalmente, se permite una evaluación voluntaria cuando el propietario del inmueble lo desee.
Nivel de vulnerabilidad estructural
La norma establece cuatro niveles de vulnerabilidad estructural (NVE): AA (muy alto), A (alto), M (medio) y B (bajo), que se determinan, de manera aproximada, a partir de tres factores: la zona geotécnica de la edificación, su nivel de irregularidad y el cociente del periodo fundamental de la estructura y el periodo dominante del suelo. Esta clasificación permite identificar aquellas estructuras que han de evaluarse y, en su caso, rehabilitarse con mayor urgencia dependiendo de su NVE. De esta manera, las estructuras en Zona de Lago, fuertemente irregulares y con un periodo fundamental cercano al periodo dominante del suelo, son las clasificadas con un mayor nivel de vulnerabilidad. Lo mismo sucede con los edificios con daño estructural severo o moderado, los cuales se clasifican como estructuras con un NVE AA y A, respectivamente. La norma permite la aplicación de la metodología que ha propuesto el Instituto para la Seguridad de las Construcciones de la Ciudad de México que determina, de manera conservadora, el NVE.
Como se señaló antes, reconociendo la dificultad de que un edificio existente sea evaluado y rehabilitado para que cumpla con los niveles de demanda de las normas actuales (es decir, de la versión 2023 de la Norma Técnica Complementaria para Diseño por Sismo, NTC-Sismo), se optó por definir el nivel de demanda por sismo en función del NVE y del año de construcción del edificio. De este modo, la revisión por sismo se realiza con niveles de demanda superiores/más estrictos que los del diseño original, sin que necesariamente corresponda con el nivel de demanda que se utiliza en el diseño de estructuras nuevas. Esta metodología establece que la combinación de un mayor nivel de vulnerabilidad y una fecha de construcción más reciente requiere la aplicación de niveles de demanda más elevados y estrictos, como los incluidos en reglamentos más recientes.
Para la determinación de las demandas sísmicas se permiten dos criterios. El primero consiste en el método utilizado en el diseño de edificios nuevos, donde las demandas sísmicas se obtienen de un espectro reducido por ductilidad y sobrerresistencia. En este caso se permite el uso de un factor de comportamiento sísmico Q no mayor que 2. En estructuras conformadas por columnas interconectadas con losa plana o marcos con una ductilidad limitada, se deberá utilizar Q = 1. El uso de un valor de Q asociado a ductilidad baja se justifica para los edificios existentes cuyas características, detallado y propiedades de materiales, daño y deterioro no son fácilmente determinados.
El segundo criterio es el utilizado en la evaluación de estructuras existentes de acuerdo con la metodología del documento ASCE 41, en donde la demanda sísmica se obtiene de un espectro sin reducción y el comportamiento inelástico se considera en los criterios de aceptación a partir del uso de los factores m, los cuales son una medida de la ductilidad del edificio.
Clasificación de los edificios para fines de evaluación y rehabilitación
Los edificios se clasifican para definir el tipo de procedimiento de análisis estructural que debe realizarse. La clasificación depende de su regularidad estructural, tipo de técnica de rehabilitación y número de niveles. Con esta clasificación se reconoce que se deben utilizar procedimientos de análisis que sean acordes al nivel de complejidad de la estructura, para permitir análisis más sencillos (es decir, elástico-lineales) en edificios de baja altura.
Clase A: edificios en los que se instalarán dispositivos de control de respuesta o aislamiento de base
Clase B: edificios de cualquier altura, independientemente de su nivel de irregularidad
Clase C: edificios regulares o irregulares de baja altura
Evaluación estructural
La NTC acepta los resultados de una evaluación postsísmica, siempre que se haya realizado por personal capacitado para el efecto. En la norma se aceptan dos niveles de evaluación postsísmica. El nivel 1 o de Evaluación Rápida, que permite definir si es posible ocupar el edificio después de un sismo, y el nivel 2 o Evaluación Intermedia, que tiene como objetivo definir si es necesaria una rehabilitación.
Para la evaluación de un edificio dañado, la NTC requiere un levantamiento del daño de cada elemento estructural. La intensidad del daño se divide en cinco niveles: nulo, ligero, moderado, grave y pérdida total. Dentro de la norma se incluyen tablas con los mecanismos de falla más comunes de acuerdo con su estructuración. La intensidad de daño se define, de manera indicativa y sencilla, a partir del tipo y espesor del agrietamiento. Conviene recordar que el tamaño de la grieta es uno de varios indicadores de daño. Asimismo, dentro de estas tablas se incluyeron factores reductivos de rigidez, resistencia y capacidad de deformación que son función de la intensidad del daño. Estos factores permiten determinar la capacidad remanente de cada elemento. Una vez definida la intensidad del daño de cada elemento estructural, se debe definir la intensidad del daño global y la capacidad remanente de la estructura. La capacidad de una estructura se define por su resistencia, rigidez y deformabilidad inelástica.
Propiedades de los materiales
La NTC-Evaluación y Rehabilitación define las propiedades de los materiales que se acepta obtener de planos o memorias de cálculo, valores históricos o mediante un muestreo ordinario o detallado. En los edificios clase C, las propiedades de los materiales se podrán obtener de planos o memorias de cálculo con el objetivo de reducir los costos de la evaluación. En los edificios clase A o B, se debe considerar el grupo de la estructura, así como su nivel de daño para determinar si es posible utilizar los planos, memorias o valores históricos, o si será necesario realizar un muestreo ordinario o detallado. Dentro de la norma se incluyen valores históricos de las propiedades del concreto, acero de refuerzo, perfiles de acero y mampostería.
Requisitos de análisis
Como se señaló, dependiendo de la clasificación de la estructura, se deberán aplicar distintos procedimientos de análisis. Para ello –orientar el análisis–, los elementos estructurales se dividen en primarios y secundarios. Los elementos primarios, a diferencia de los secundarios, son requeridos para resistir las fuerzas inducidas por el sismo. Esta división permite simplificar la modelación en los análisis lineales. En el caso de análisis no lineales, tanto los elementos primarios como los secundarios se deben incluir en el modelo.
En la norma se especifican las limitaciones para el uso de cada tipo de procedimiento de análisis. Para el caso de los análisis elástico-lineales, la norma hace referencia a los procedimientos de análisis de la NTC-Sismo 2023. Dentro de la norma se incluyeron lineamientos adicionales para la ejecución de análisis no lineales. De manera consistente con la NTC-Sismo, los análisis no lineales se aceptan únicamente para verificar el comportamiento de una estructura (en el caso de su evaluación), así como para comprobar el diseño de la rehabilitación. Es decir, los análisis no lineales no deben aplicarse para fines de diseño u optimización de una solución (a veces mal llamada “ingeniería de valor”).
Cada elemento también se deberá clasificar, de acuerdo con su mecanismo de falla, como controlado por deformación (en términos generales, que tiene un comportamiento dúctil) o controlado por fuerza (comportamiento no dúctil). Esta clasificación es necesaria para definir las propiedades de los materiales empleados en el cálculo de la resistencia, así como los criterios de aceptación cuando se utiliza una evaluación o rehabilitación por desempeño mediante el uso de los factores m.
Cimentaciones
La NTC-Evaluación y Rehabilitación dedica el capítulo 5
a los requisitos mínimos aplicables para la evaluación y rehabilitación de la cimentación. La evaluación de la cimentación será necesaria cuando, debido a la rehabilitación de la superestructura, se presente un aumento en las demandas que excedan la capacidad de la cimentación, así como cuando se presenten daños en la cimentación, inclinaciones, hundimientos y emersiones del edificio. También se incluyen los requisitos para la exploración de acuerdo con la zona geotécnica, en caso de
ser necesario. Finalmente, se contemplan los criterios de diseño para diferentes métodos de rehabilitación de la cimentación. La norma contiene referencias a los requisitos mínimos de la NTC-Cimentaciones (i.e., Norma Técnica Complementaria para Diseño y Construcción de Cimentaciones).
Requisitos específicos para cada material
En los capítulos 6, 7 y 8 se incluyeron los requisitos específicos de evaluación, análisis y diseño de la rehabilitación de estructuras de mampostería, concreto y acero, respectivamente. En cada capítulo se incluyeron los requisitos de modelado, resistencia y criterios de aceptación. Particularmente en el capítulo de concreto, se incluyeron requisitos para la modelación lineal y no lineal para la ejecución de una evaluación o rehabilitación basada en desempeño. Los criterios vienen acompañados de los criterios de aceptación en función del nivel de desempeño. Los niveles de desempeño son Ocupación Inmediata (OI), Seguridad de Vida (SV) y Prevención de Colapso (PC). Como se señaló al inicio de este artículo, el nivel de desempeño mínimo es el de PC. Sin embargo, siendo un requisito mínimo, ello no impide que una estructura se pueda evaluar y, en su caso, rehabilitar para que satisfaga un nivel de desempeño superior, como OI o SV.
Técnicas de rehabilitación
El capítulo 9 es el más extenso de la NTC. Se detallan los requisitos mínimos para el análisis, el diseño y el detallado de las 16 técnicas de rehabilitación que con mayor frecuencia se usan en la Ciudad de México. Entre ellas están la reparación de grietas mediante fluidos; los encamisados con concreto reforzado, acero o compuestos de polímeros reforzados con fibras; los encamisados de muros de mampostería; la adición de muros de concreto; la adición de contraventeos, así como el equipamiento con sistemas de protección pasiva o con aislamiento de base. Para el diseño de la rehabilitación se debe usar un factor de comportamiento sísmico no mayor que 2, a menos que se justifique plenamente el empleo de un factor mayor. En cuanto al diseño y el detallado de los elementos nuevos de la rehabilitación, se requiere que se apliquen los requisitos mínimos de las NTC de los materiales aplicables. En el caso de elementos de concreto y acero, se han de cumplir los requerimientos de diseño y detallado para estructuras de ductilidad alta, con objeto de dotar al sistema estructural rehabilitado de una mayor capacidad de deformación inelástica.
Durabilidad, construcción y supervisión de la rehabilitación
En el capítulo 10 se incluyen los requisitos asociados al diseño por durabilidad de la estructura existente y de los materiales empleados en la rehabilitación. Se establecen criterios para la reparación y protección de estructuras de concreto y mampostería afectadas por la corrosión de elementos de acero embebidos. Se hace énfasis en reparar el daño por corrosión antes de rehabilitar el elemento estructural.
En cuanto a la construcción de la rehabilitación, en el capítulo 11 se incluyeron requisitos de apuntalamiento temporales, así como especificaciones mínimas particulares para cada una de las técnicas de rehabilitación del capítulo 9. Este capítulo tiene como objetivo dar lineamientos que permitan mejorar la calidad constructiva de la rehabilitación. Los retos constructivos no son menores y la ejecución en obra de la rehabilitación debe seguir criterios normativos claros. Por tanto, el capítulo se presenta para que pueda ser aplicado por un constructor sin necesidad de referirse al resto de la norma.
En el capítulo 12 se incluyeron los requisitos de supervisión que permitan la implantación de un Plan de Aseguramiento de la Calidad de la Construcción. Este criterio reconoce que el nivel de desempeño de un edificio está condicionado por la calidad de la construcción. De manera adicional, se tienen requisitos mínimos por satisfacer durante la inspección para cada técnica de rehabilitación del capítulo 9.
Hacia la versión 2029 de la NTC-Evaluación y Rehabilitación
El Subcomité Revisor de la norma ya trabaja en la versión 2029. Se espera que esta nueva versión tenga un criterio más robusto para la evaluación por desempeño de un edificio. Este criterio se apoyará en las características y propiedades estructurales, así como en su ubicación, entre otros factores, para determinar un índice se seguridad que permita clasificar el edificio en función de su riesgo. Esta clasificación servirá de base, a su vez, para definir plazos de diseño y ejecución de rehabilitación, así como para la implantación de políticas públicas que incentiven la rehabilitación estructural. En adición, se estudia la posibilidad de incluir otros niveles de desempeño, como el de “reparabilidad”, asociado al inicio de la pérdida de resistencia lateral. La ocurrencia de este nivel de desempeño determinaría si el edificio está en condiciones críticas para ser rehabilitado. También se analizan ajustes a los requisitos de muestreo de materiales, en especial del concreto, para la determinación de sus propiedades in situ, de modo que sea robusto, pero no oneroso. La norma incluirá requisitos mínimos de análisis, diseño, construcción y supervisión de otras técnicas de rehabilitación de cimentaciones y superestructura. Finalmente, se anticipan requisitos particulares para la instrumentación de edificaciones para fines de evaluación y monitoreo tras una rehabilitación.
Conclusiones
La nueva NTC-Evaluación y Rehabilitación es la primera norma de su tipo con alcance integral para decidir sobre la necesidad de reparar, reforzar, rigidizar, reestructurar y recimentar un edificio, así como para diseñar, construir y supervisar la rehabilitación. La norma recoge la experiencia acumulada en México y los avances de otros países. La correcta aplicación de la norma y su constante evolución y mejoramiento contribuirán a incrementar la resiliencia sísmica de nuestras comunidades y, por ende, a reducir las pérdidas causadas por los sismos
