viernes, 20 de noviembre de 2009

Vulnerabilidad sísmica de las estructuras mixtas hormigón-mampostería



En nuestro país, una mayoría de las casas y edificios de habitación en las zonas urbanas y aledañas son corrientemente realizadas en pórticos en hormigón armado con muros en mampostería no armada. Las razones de esta tradición de construcción son diversas y probablemente la más influyente sea el costo. Efectivamente, el hormigón armado es un material que tiene un precio elevado por los costos de fabricación tanto del cemento como del acero de armaduras, mientras que el precio de la mano de obra es más accesible. Sin embargo, las investigaciones realizadas en varios países del mundo, muestran que la vulnerabilidad sísmica de dichas estructuras es significativa.

La percepción de riesgo por parte de la población y las ramas profesionales de la construcción parece no ser muy sensible a esta situación, ya que las tradiciones de construcción no han cambiado mucho en los últimos años. Por una parte, el atraso de normas de construcción que tengan directivas claras y estén adaptadas a la realidad del país, constituyen uno de los problemas principales. Esto, sin contar con el hecho de que todo cambio engendra, primeramente, una cierta reticencia de las ramas profesionales al momento de aplicarlas y más aún si los cambios propuestos son consecuentes.

Felizmente, una opción que no modifica mucho las tradiciones actuales ni los costos de construcción existe. Se trata de la mampostería confinada. El aspecto externo de una estructura en mampostería confinada es muy similar a otra construida de manera clásica (estructura mixtas hormigón-mampostería). Sin embargo, la diferencia radica principalmente en tres aspectos:

  • Una concepción estructural clara y simple.
  • Reglas fáciles de aplicar para vigilar la correcta ejecución de la obra.
  • Construir primero los muros en mampostería y solamente después hacer el vaciado de hormigón armado.


Estructuras en mampostería confinada en América Latina (Fuente: http://www.scielo.org.ve/scielo.php?pid=S0376-723X2004000200003&script=sci_arttext)

Una buena concepción estructural es probablemente la etapa más importante. Una concepción correcta y coherente permite un buen comportamiento sísmico. De manera similar, la vigilancia de la obra es también importante, de manera a aplicar correctamente la concepción realizada previamente. El tercer aspecto es probablemente donde se necesitan más explicaciones.

Qué problemas trae el hecho de construir de manera tradicional (primero los pórticos y luego los muros en mampostería)? La mampostería no es considerada entre los mejores materiales del punto de vista sísmico. Su comportamiento es complejo y menos dúctil que el del hormigón armado. Además, que siendo material de “relleno” en los pórticos de hormigón armado, las cargas que soporta son mínimas. Efectivamente, las cargas son principalmente transmitidas a través de los pórticos, lo que reduce considerablemente la resistencia de la mampostería a las cargas laterales. En otras palabras, estamos en presencia de un muro poco resistente. Eso explica los daños sísmicos típicos de este tipo de estructuras: los muros en mampostería tienden a desmoronarse. Si los pórticos están bien dimensionados, los daños no conciernen la estructura, sin embargo el costo de los daños engendrados sobre el mobiliario y otros es consiredable, sin contar de los riesgos humanos.


Daños típicos en una estructura en pórticos en hormigón armado y muros en mampostería construidos de manera tradicional. (Fuente: Marcelo Oropeza, durante la misión a L'Aquila (Italia) auspiciada por la SGEB).


Qué se gana colocando primero el muro en ladrillo y luego vaciar el hormigón? El comportamiento estructural es completamente diferente. Los muros en mampostería transmiten cargas mayores a las del caso tradicional. Aun si los muros en mampostería y el hormigón armado tienen un comportamiento diferente, este tipo de ejecución garantiza que ambos “trabajen” juntos. Es decir, los muros son mas resistentes y el hormigón juega un rol de protección con respecto a la mampostería. El resultado es una estructura más dúctil y mejor adaptada a las solicitaciones sísmicas. Otro aspecto importante es que el costo suplementario de este tipo de ejecución es bajo, ya que las cantidades de material necesarias son muy similares a las de una construcción tradicional.

Las virtudes de la mampostería confinada han sido confirmadas por muchos ensayos alrededor del mundo. En América Latina, países vecinos como Perú y Colombia han lanzado programas de investigación en este campo, dado que se encuentran en zonas sísmicamente más solicitadas que nuestro país. Este programa incluye experimentos para la caracterización del comportamiento de dicho método constructivo, así como las bases de cálculo para los ingenieros. Conscientes de que en la práctica muchas construcciones se hacen sin más conocimientos que la experiencia empírica de los propietarios o los albañiles, dos manuales particularmente dirigidos a la aplicación de los principios constructivos de la mampostería armada han sido redactados:

En otras palabras, estos manuales son de lenguaje accesible, muy didácticos y tienen ejemplos muy claros de la correcta ejecución en la obra.