Reglas básicas en zonas de amenaza sísmica.

En el año 1979 surge la llama que ilumina la clase profesional de la ingeniería dominicana, con el primer documento que toma en cuenta los efectos de los terremotos en las edificaciones: Recomendaciones Provisionales para el Análisis Sísmico de Estructuras (RPAS). Su redactor, y autor, la Sociedad Dominicana de Sismología e Ingeniería Sísmica (SODOSISMICA) fue llamada por el entonces secretario de Estado de Obras Públicas y Comunicaciones (SEOPC), ingeniero Rafael Corominas Pepín quien la contrató.

Así comienza esta historia, no sin antes mencionar las colaboraciones y borradores de reglamentos propuestos por prominentes profesionales y amigos como Bernardo Deschapelles (fallecido), Gabriel Estrada Uribe y José Luis Trigos, entre otros.

Esta fecha marcó, además, el inicio de un grupo de profesionales que siguiendo los pasos del ingeniero Reginald García Muñoz, pionero, recibieron también la oportunidad de graduarse con maestría en Ingeniería Sismorresistente en la Universidad Central de Venezuela (UCV).

El antes y el después de la llegada de este primer reglamento quedaba establecido y con él, el nacimiento de lo que podría llamarse una nueva ingeniería estructural y sismorresistente en la República Dominicana.

Con respeto a la verdad, es menester reconocer la presencia en nuestro país de profesionales de la ingeniería estructural, extremadamente brillantes, que preocupados por nuestra realidad consideraban los efectos de las fuerzas sísmicas en sus diseños de edificaciones.

Ahora bien, el objeto fundamental de la existencia de un reglamento, es establecer las reglas de juego que determinan la seguridad de la vida y de las edificaciones, tomando en consideración proveer para estas los requisitos mínimos a considerar en función del tipo de amenaza para la cual deberán ser analizadas y diseñadas.

En otras palabras, son una guía que requiere ser completada con el criterio del profesional responsable de su aplicación, teniendo en cuenta que no todas las obras a considerar corresponden 100% a las edificaciones contempladas en los reglamentos a ser utilizados para su análisis y diseño.

Surge así en el año 2011 la segunda versión denominada Reglamento para el Análisis y Diseño Sísmico de Estructuras (R-001), que recoge las experiencias de las actualizaciones y readecuaciones de los demás códigos sísmicos internacionales fruto de sus revisiones y ajustes constantes, tras los aprendizajes de los diferentes terremotos catastróficos de Japón, Chile, Nueva Zelanda y Haití.

Aproximadamente 31 años después, las (RPAS) se revisa, actualiza y se pone a la disposición de los profesionales del área para su aplicación en toda obra de ingeniería a desarrollarse a nivel nacional, sin excepciones.

Este nuevo reglamento, cuyo objetivo fundamental es garantizar que las edificaciones sean más seguras, sale con sus luces y sus sombras, luces limitadas por no ser publicado inextenso como fue una vez más entregado por SODOSISMICA, es decir, manteniéndose el MOPC sin publicar sus ejemplos de aplicación ni sus comentarios y sombras que requerían ser revisadas y concretadas en un tiempo prudente, como todo reglamento reciente cuyo fruto al ser aplicado así lo requiere.

Los reglamentos modernos requieren hoy más que ayer, un enorme compromiso, porque además de la seguridad de la vida y la seguridad pública, deberán tomar en cuenta el nivel de resiliencia de nuestras comunidades, así como su accesibilidad. En tal sentido, nuestras obras no deberán estar al límite, hoy se requiere que después del terremoto sean reparables y de pronta recuperación hacia el servicio.

Nuestro objetivo con la revisión del Reglamento Dominicano de Edificaciones, del cual este forma parte, es romper el ciclo de destrucción provocado por los huracanes y terremotos mediante la creación de reglamentos modernos, que produzcan construcciones resistentes ante las amenazas que nos afectan. Solo esto garantizará una reducción importante de nuestras vulnerabilidades, redundando en beneficio de nuestras comunidades, sus habitantes y de las autoridades.

Mirando ahora otro aspecto de vital importancia me voy a referir al cuerpo del reglamento R-001 y a alguno de los temas más relevantes para los que propongo su revisión, sobre todo tomando en cuenta los comentarios de los usuarios así como de algunos ingenieros del área, no sin antes mencionar que ese documento antes de ser publicado, fue revisado en su momento por uno de los profesores más prominentes que ha tenido la ingeniería sísmica a nivel mundial, el profesor Vitelmo Bertero (fallecido), quien nos comentó y sugirió aspectos relevantes a tomar en cuenta para su mejoría, así como fue objeto de todas las sugerencias de otros profesionales internacionales amigos y del grupo de colegas nacionales quienes participaron de manera aguerrida tras la búsqueda de lo mejor.

Definitivamente, el analizar y diseñar estructuras en zona de amenaza sísmica es un reto continuo y los reglamentos requieren de actualizaciones constantes que no hemos sido capaces de realizar en estos diez años de su publicación, no obstante haber vivido la espera de 31 años para hacer lo que hoy pretendemos revisar, actualizar y/o readecuar.

Aquí cabe preguntarnos si son correctos todos nuestros reglamentos de construcción dado que, si requieren revisarse cada tres a cinco años, vamos a encontrar cada vez, diferencias importantes enlo que se refiere al análisis sísmico y su filosofía de diseño, obligando esto a responder la pregunta obligada que es: ¿Debemos entonces actualizar nuestras estructuras para cumplir cada 3 a 5 años? Esto nos lleva a otro punto: ¿cuál es la intención de los reglamentos? Esta se conoce como “seguridad de la vida” y no límites de daños ni implicaciones de costos. Esa es la esencia de los reglamentos de construcción y muy especial el R-001 por ser nuestro país parte de la Hispaniola, isla con alta amenaza sísmica.

Siempre que los ingenieros apliquen correctamente el reglamento podrán protegerse con sus disposiciones, porque estos se han concebido para garantizar implícitamente que el desempeño de la estructura sea aceptable si se siguen sus reglas.

Por otra parte, si luego de su aplicación se considera que el rendimiento desde el punto de vista económico no es aceptable en ciertos casos, terminamos cambiando las reglas cada tres años o inventando nuevas reglas. De ahí la necesidad, el origen y la importancia de las adecuaciones constantes que no siempre corresponden al fruto de los aprendizajes adquiridos en los terremotos.
Nuestra experiencia en este tema nos dice que cada vez que se quiere tocar el referido reglamento para su readecuación, abrimos el campo de batalla olvidando muchas veces que el consenso es más hermoso.

Así como si nada pasara, hoy nos encontramos ante una revisión promocionada por el MOPC y delegada a una empresa de Argentina en franco desprecio hacia los profesionales dominicanos que por más de 40 años se han dedicado prácticamente de manera altruista al desarrollo de los reglamentos preexistentes.

Si nos hubiese tocado mejorarlo, estoy convencido de que el resultado no sería perfecto, pero sería una vez más, nuestro y por ser nuestro, definitivamente, el mejor.

De todos modos y luego de presentar mi posición al respecto, quiero dejar en estas líneas, algunas de las partes que considero deben tomarse en cuenta para la revisión final:

1. El estudio de amenaza sísmica que sustenta el reglamento, requiere incluir los resultados del Estudio de Microzonificación Sísmica del Gran Santo Domingo, como una medida sana de actualizar los niveles de las aceleraciones de acuerdo con este, en los casos que así se requiera. De esta manera se podrán usar los nuevos espectros propuestos para cada zona y no solo los del R-001, quedando así inhabilitado el uso de los mapas actuales para esta zona solamente.

Proponemos en un futuro se siga realizando este estudio de microzonificación para el resto del país.

ARTÍCULO 34. ESPECTRO SÍSMICO LINEAL ELÁSTICO.

Para el método de análisis sísmico que sea aplicable, este Reglamento incluye un espectro sísmico elástico que contiene las aceleraciones espectrales de diseño (Sa) correspondientes a un oscilador de un grado de libertad, con un factor de amortiguamiento crítico de un cinco por ciento (5%). El espectro tiene tres regiones de frontera, como se muestra en la gráfica No.1, y sus expresiones son las siguientes:

2. El concepto de definición del período a partir del método cuasi-estático ha sido controversial por el tiempo de uso de la referida expresión.

ARTÍCULO 40.

El período fundamental de la estructura “T” para obtener el coeficiente de corte basal será el menor valor calculado por las dos expresiones siguientes:

3. El criterio de la aplicación del 65% de la fuerza sísmica cuando se realiza un análisis dinámico es otro aspecto que ha variado en algunos códigos internacionales, llegando a valores de 80% hasta un 100%.

ARTÍCULO 67.

Si la fuerza cortante basal obtenida utilizando un método dinámico de análisis resultase menor que el 65% del valor asociado al método cuasi-estático de análisis, todas las fuerzas serán amplificadas proporcionalmente, de manera que la fuerza cortante basal ajustada al 65 %.(R-001).

Para muestra dos ejemplos a ser tomados en cuenta cuando se formalice la revisión:

(b) Cuando el valor del cortante dinámico total en la base, Vt, obtenido después de realizar la combinación modal, para cualquiera de las direcciones de análisis, j, sea menor que el 80 por ciento para estructuras regulares, o que el 90 por ciento para estructuras irregulares, del cortante sísmico en la base, Vs’ calculado como se indicó en (a). (NSR-10, Colombia).

Referencia: 12.9.1.4.1 Scaling of Forces. Where the calculated fundamental period exceeds C, Ta in a given direction, C, Ta shall be used in lieu of Tin that direction. Where the combined response for the modal base shear (V,) is less than 100% of the calculated base shear (V) using the equivalent lateral force procedure, the forces shall be multiplied by V/V, where V= the equivalent lateral force procedure base shear. calculated in accordance with this section and Section 12.8, and V, = the base shear from the required modal combination. (ASCE 7-16, Estados Unidos).

4.La aplicación del método paso a paso requiere ser ampliada y explicada como su nombre lo indica con el objeto de esclarecer a los usuarios cada uno de los pasos a seguir, llegando a indicar los mecanismos focales y magnitudes esperadas en nuestras fallas, para poder así elegir los registros de los terremotos a ser utilizados para que sean compatibles con nuestra realidad, dado el hecho de que aquí no contamos con registros locales hasta el momento.

ARTÍCULO 69. ANÁLISIS PASO A PASO.

Para el análisis paso a paso se deberán tomar en cuenta las consideraciones siguientes:

Se deberán usar no menos de cuatro (4) acelerogramas de eventos sísmicos específicos reales, independientes entre sí, con magnitud, mecanismo focal y distancia a la falla, consistentes con las fallas que controlan el sismo de diseño de la localidad donde estará ubicada la estructura. También se podrán usar registros artificiales siempre y cuando se cumpla con los requerimientos establecidos en este artículo. Los niveles de aceleración pico deberán ser iguales o mayores a los establecidos en los mapas de isoaceleraciones Nos. 9 o 10, dependiendo del uso de la estructura.

Las ordenadas del Espectro promedio, resultante de los registros utilizados con un 5% de amortiguamiento en el intervalo 0.2T y 1.5T, no serán menores que las del espectro dado en el Artículo 34, después de haber considerado los efectos de sitio, establecidos en los Artículos 12 al 21.

Se deberá tener en cuenta el comportamiento no lineal de la estructura.

5. Del mismo modo el método de empuje progresivo, mejor conocido como “pushover” requiere ser definido explícitamente para su correcta aplicación.

ARTÍCULO 70. MÉTODO ESTÁTICO DE EMPUJE PROGRESIVO (“PUSHOVER”).

Para este método se deberán tomar en cuenta las consideraciones siguientes:

Este método se podrá aplicar cuando se requiera evaluar la capacidad y estabilidad de una estructura a las fuerzas máximas horizontales generadas por el sismo de diseño, a través de la aplicación creciente de fuerzas laterales.

8. El tema referente al Diseño por Desempeño es otro que debe ser esclarecido para su mayor comprensión y corregido intercambiando los temas 1 y 3 dado que por error se invirtió el concepto.

ARTÍCULO 114. CONSIDERACIONES GENERALES.

Para los fines de este Reglamento, se considerará como un diseño por desempeño, el que predefine los niveles de daños para los cuales se desea analizar una estructura en zonas sísmicas. Para aplicar este método se dispone de los mapas de isoaceleraciones espectrales Ss y S1 para los tres niveles de amenaza sísmica siguientes:

NIVEL DE AMENAZA ALTA:

Para este nivel se dispone de los mapas de Ss y S1 (mapas No.2 y No.3 del Apéndice A), para un período de retorno de 50 años (10% de probabilidad de ser excedidos en 5 años).

NIVEL DE AMENAZA MODERADA:

Para este nivel se dispone de los mapas de Ss y S1 (mapas No.4 y No.5 del Apéndice A), para un período de retorno de 475 años (10% de probabilidad de ser excedidos en 50 años).

NIVEL DE AMENAZA BAJA:

Para este nivel se dispone de los mapas de Ss y S1 (mapas No.6 y No.7 del Apéndice A), para un período de retorno de 2,475 años (2% de probabilidad de ser excedidos en 50 años).

9. Se sugiere agregar un capítulo sobre el análisis y diseño de edificios con amortiguadores sísmicos, que explique el procedimiento y los requisitos para su uso tanto en edificios metálicos como en los “retrofit” de los edificios existentes.

10. Se sugiere agregar un capítulo sobre el análisis y diseño de edificios con aisladores sísmicos, cuyo uso deberá ser tomado en cuenta tanto en edificaciones esenciales como para edificios de oficina, plazas comerciales, apartamentos, entre otros.

11. Se sugiere agregar un capítulo que explique paso a paso los procedimientos y requisitos para hacer una evaluación de la vulnerabilidad sísmica de las edificaciones, infraestructura y líneas vitales existentes, con miras a su preservación.

12. Se sugiere agregar un capítulo sobre el concepto de interacción suelo-estructura, que explique su importancia, así como la relación entre los diferentes tipos de suelo con los diferentes tipos de estructuras, dando a comprender su importancia en el resultado y comportamiento de nuestras edificaciones ante un terremoto.

13. El Mapa de Campo Cercano, fruto de la salida del nuevo reglamento R-001, considera todas las fallas tectónicas con el mismo nivel de peligrosidad. Proponemos que atendiendo a la magnitud que pueda producir la falla y a su actividad sísmica, se reconsidere y modifique.

14. Por el momento, esta nueva propuesta de reglamento deberá incluir los ejemplos de aplicación necesarios, así como los comentarios explicativos de cada tema, como requisito indispensable para su publicación y aplicación.

 

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Autor: Construmedia