Héctor Soto Rodríguez. Director general del Centro Regional de Desarrollo en Ingeniería Civil.
Las recomendaciones contenidas en este documento son un criterio práctico para revisar los daños en estructuras de edificios de la Ciudad de México tras el sismo del 19 de septiembre de 2017, que sometemos a consideración de la sociedad mexicana, arquitectos, ingenieros estructuristas y estudiantes de ingeniería y de arquitectura que participan intensamente en brigadas de evaluaciones estructurales preliminares e inspecciones visuales estructurales en diversas instituciones (colegios de ingenieros civiles, de arquitectos, el Centro Nacional de Prevención de Desastres, facultades y escuelas de ingeniería civil de la Ciudad de México).
Nivel de daño de la estructura
- Daños menores. Solamente se observa desprendimiento de aplanados y acabados en muros, elementos de fachadas u otros elementos en peligro de caer. En este caso el edificio es habitable.
- Daños estructurales parciales. Se observan agrietamientos en muros, columnas, trabes, armaduras, vigas secundarias y losas que ponen en riesgo la seguridad de las personas. El edificio debe evacuarse y debe solicitarse a Protección Civil o a una brigada de ingenieros estructuristas una inspección detallada para clasificar el edificio como inhabitable.
- Daños estructurales graves. Las columnas, trabes y losas se han colapsado en algunos niveles superiores. Además, existen agrietamientos severos en trabes, columnas, muros y losas. El edificio debe demolerse.
Hay daños severos que pueden detectarse visualmente; pueden ser: desplomes, asentamientos o hundimientos del edificio, grietas en el terreno, golpeteo, choque o colisión. Este tipo de daño indicará que la construcción es insegura y consecuentemente debe evacuarse el edificio.
En las imágenes observadas en los medios de comunicación, se aprecia que varios edificios están recargados en otros, aparentemente sin daños estructurales severos pero que deben demolerse, en vista de que han perdido su condición de estabilidad y representan un riesgo alto en caso de que se produzcan réplicas. Debe revisarse si el sismo ocasionó choque severo o colisión entre los dos edificios; este impacto se considera daño grave.
Tipos de fisuras y grietas en elementos estructurales
Es importante saber diferenciar los elementos no estructurales y estructurales en un edificio, no importa el material con que esté hecho. Los elementos no estructurales son, por ejemplo, escaleras, plafones, pretiles, elementos y acabados de fachada, muros divisorios ligeros (panel W, contec, Durock, tablarroca, etcétera).
Los elementos estructurales importantes en el esqueleto del edificio son las columnas, trabes, armaduras, vigas secundarias, contraventeos, sistemas de piso de concreto reforzado o con elementos prefabricados o compuestos (acero-concreto). También es importante revisar las conexiones, que son las partes extremadamente importantes de un edificio. De la misma manera, debe revisarse el tipo de cimentación.
Figura 1. Daños en columnas.
Figura 2. Daños en vigas y uniones.
Figura 3. Daños en losas planas.
Si bien el tipo de losa plana, encasetonada o reticular fue severamente restringida en la zona de suelo blando de la Ciudad de México (arcillas altamente compresibles) después de los sismos de 1985, por haber tenido un comportamiento insatisfactorio, como se muestra en la figura 3, es probable que en algunos edificios dañados se haya utilizado este sistema de piso. Si la losa es maciza y se dañó severamente durante el temblor reciente, las fisuras siguen una trayectoria en diagonal, que inician en las esquinas y se propagan hacia el centro.
Figura 4. Daños en muros de concreto.
Figura 5. Daños en muros de mampostería.
Si un muro contiene una gran densidad de fisuras a 45º, como en el caso de la figura 4, entonces el daño estructural se considera grave.
Figura 6. Efecto de columna corta en muros de altura incompleta.
El daño por efecto de columna corta es muy común en estructuras de edificios destinados a educación. A falta de una junta entre los muros de mampostería y la columna, pueden presentarse grietas diagonales, como se ilustra en la figura 1a.
El aplastamiento y pandeo de las barras de acero longitudinal en una columna se atribuye a una inadecuada separación de estribos, y con esto se produce el “desconchonamiento del concreto” (pérdida de sección de la columna de concreto reforzado).
Si se observa que las columnas presentan este tipo de fisuras, el edificio debe evacuarse de inmediato, pues se considera inseguro.
En la tabla 1, que se tomó de la publicación Reparación de estructuras de concreto y mampostería (Iglesias et al., 1988), se explican de manera sencilla los daños que pueden presentarse en los diversos elementos estructurales de un edificio y sus causas probables.
Tabla 1. Daños estructurales más comunes
Si se tiene duda del nivel de daño de una fisura o grieta, de acuerdo con su forma y trayectoria, puede consultarse con algún ingeniero estructurista que participe en las brigadas de revisión de estructuras. El ancho de la fisura también indica el tipo de daño. Pueden usarse grietómetros para medir el ancho de las grietas.
En las figuras incluidas en esta guía de evaluación de daños estructurales, se incluyen también los comunes en estructuras de vivienda de mampostería de un solo nivel, que son típicas de construcciones rurales, para los casos de Chiapas, Oaxaca y Puebla principalmente. Los daños comunes son:
- Inadecuada unión entre las esquinas de muros de adobe
- Daños severos en aberturas por falta de confinamiento
- Falla por flexión de los muros fuera del plano
- Colapso parcial o total debido a la escasez de muros en la planta baja
De acuerdo con lo anterior, se debe ser muy cuidadoso y caracterizar el edificio de acuerdo con la siguiente clasificación: habitable, seguridad en duda, o de riesgo estructural elevado.
Zona de daños en la Ciudad de México
A diferencia de sismos anteriores (1957, 1979 y 1985), en los que los daños se concentraron en el primer cuadro de la Ciudad de México (colonias Roma, Narvarte y Del Valle), en este temblor también hay daños severos y colapsos catastróficos en la zona sur de la Ciudad de México. La razón es la distancia del epicentro a la Ciudad de México (alrededor de 120 km). Estos sismos tienen características diferentes de los que se originan en la Brecha de Guerrero (a 380 km de la Ciudad de México) tales como los de 1985.
Año de construcción del edificio
Debe investigarse la época en que se construyó el edificio. Si fue antes de 1985, la estructura se diseñó con requisitos de seguridad menos estrictos que los edificios diseñados después de los sismos de ese año en la Ciudad de México. Nuestras normas de diseño estructural ahora son más estrictas y restrictivas.
También debe investigarse si el edificio se reforzó después de los sismos de 1985. Los edificios construidos antes de 1985 son más vulnerables a los sismos que los construidos posteriormente.
Sistema estructural del edificio
Debe investigarse el sistema estructural utilizado en el edificio. Los materiales con que se construyen las estructuras son: concreto reforzado, acero estructural, mampostería (muros de carga de tabique rojo recocido, block, piedra, etc.) o una combinación de materiales.
Si se trata de una casa habitación, el sistema estructural es a base de muros de carga; si se trata de un edificio de varios niveles, su estructura por lo general es a base de marcos rígidos en dos direcciones ortogonales. Los marcos rígidos son estructuras formadas en esencia por columnas y vigas. Si el edificio es de mediana altura, probablemente tenga diagonales de contraventeo.
A diferencia de los daños ocasionados por el temblor de 1985, en el que los daños se concentraron en edificios de mediana altura (10 a 16 niveles); ahora los daños más importantes son en estructuras de poca altura.
Instituciones de apoyo técnico en la Ciudad de México:
- Sociedad Mexicana de Ingeniería Sísmica
- Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural
- Centro Nacional de Prevención de Desastres
- Facultad de Ingeniería de la UNAM
- Instituto de Ingeniería de la UNAM
- Universidad Autónoma Metropolitana unidad Azcapotzalco
- Colegio de Ingenieros Civiles de México
- Dirección General de Protección Civil
- Instituto para la Seguridad de las Construcciones de la Ciudad de México
Si necesita información adicional, el autor de esta nota con mucho gusto le orientará. Pone a su disposición el teléfono de oficina 01-443-3 19 89 37 y el correo electrónico hectorsotomor@gmail.com
Referencias fundamentales para la evaluación de daños y reparación de estructuras afectadas por sismos
La Sociedad Mexicana de Ingeniería Sísmica publicó en 1995, a raíz de los sismos de 1985, un manual de evaluación postsísmica de la seguridad estructural de edificaciones, que contiene información amplia sobre la metodología de evaluación de estructuras tras sismos fuertes.
Otra referencia importante es la publicación Reparación de estructuras de concreto y mampostería de la Universidad Autónoma Metropolitana unidad Azcapotzalco, elaborada en 1988 por Jesús Iglesias, Francisco Robles, José de la Cera Alonso y Óscar M. González C.
