En el presente trabajo se presentan los conceptos fundamentales que rigen la sismo-resistencia, haciendo énfasis en los conceptos de diseño estructural. Se describe una opción para la construcción de edificaciones sismo-resistentes basadas en estructuras compuestas en zonas sísmicas haciendo uso de tecnologías tales como la construcción simultánea: "Hacia arriba y hacia abajo", aplicada en la construcción de edificios de oficinas y centros comerciales. Además se presenta una tecnología no convencional para la construcción de edificios para vivienda. Por último se hace énfasis en la necesidad de crear equipos de diseño interdisciplinarios que se desempeñen con un lenguaje común en el proceso de creación, diseño y construcción de edificaciones sismo-resistentes en zonas sísmicas. 

INTRODUCCION

Recordar un hecho que ocurrió hace treinta años, el terremoto de Caracas del 29 de julio de 1967, no es agradable, pero es una responsabilidad para los que estudiamos, investigamos, enseñamos y aplicamos los conocimientos de la sismo-resistencia , hacer un alto en nuestro quehacer diario para resaltar los aspectos más importantes que sobre esta materia deben darse a conocer entre las nuevas generaciones de profesionales que se incorporan como especialistas en el campo del diseño y construcción de edificaciones en zonas sísmicas. No sólo Caracas es zona sísmica en Venezuela, el ochenta por ciento de la población vive en ciudades donde existe riesgo sísmico.

SISMO RESISTENCIA

La Sismo-resistencia es una especialidad que, ejercida con creatividad y destreza en el manejo de los conocimientos, hace posible el estudio del comportamiento estructural de las edificaciones en zonas sísmicas, el cual plantea un complejo esquema de fuerzas que actúan en tres dimensiones y que tienen un flujo horizontal y vertical. Este flujo de fuerzas está condicionado, por supuesto, a la ubicación y tamaño de los elementos componentes de la edificación, sean o no estructurales, y puede verse obstaculizado al interrumpirse un elemento constructivo o al establecerse un cambio brusco de sección.

El transporte de ese flujo de fuerzas a las fundaciones sólo podrá ser solucionado satisfactoriamente, si el diseñador tiene, desde el comienzo, una visión clara del conjunto de la edificación y busca que en la transmisión de fuerzas, la estructura se comporte satisfactoriamente en cuanto a rigidez y resistencia se refiere, manteniendo a su vez homogeneidad con el conjunto de elementos no estructurales que conforman la edificación.

La distribución de los elementos estructurales en líneas resistentes nítidas, la continuidad entre ellos, basada en una clara interacción de los mismos, con uniones bien detalladas, obviará dificultades para comprobar de manera fehaciente, mediante el análisis estructural, su comportamiento bajo un estado de carga. Una estructura resuelta de esta manera, simplificará su construcción.

Lograda una estructura con estos principios, con la continuidad descrita, podrá la edificación como un todo, soportar los efectos consecuentes de un terremoto en forma armónica; las cargas se distribuirán a través de sus partes en la forma prevista y cada elemento componente realizará la fracción de trabajo que le corresponda. En cambio, si la trabazón mecánica de las partes o elementos estructurales es deficiente, o no integran líneas de resistencia, la acción del terremoto se manifestará separadamente sobre cada uno de ellos, en forma proporcional a sus masas, lo que se traduce en un peligro evidente.

Los edificios sismo-resistentes deben soportar las fuerzas que se prescriben en nuestras NORMAS sin colapsar; aún cuando puedan ocurrir en ellos algunos daños tanto estructurales como no estructurales. En la mayor parte de las estructuras se espera que el daño estructural, en un terremoto mayor que el considerado en nuestras NORMAS, pueda ser limitado a un daño reparable.

La estructura de un edificio bien concebido, en cuanto a diseño, construcción y mantenimiento es mucho más resistente que aquella que se obtiene solamente de la aplicación de la normativa vigente, lo que se ha puesto en evidencia en los últimos terremotos ocurridos en México (1985) y Northridge, California (1994). Un Edificio bien concebido, aunado a la correcta aplicación de lo prescrito en las normas, tendrá una "resistencia adicional" que le pemitirá soportar la acción de un terremoto mayor que el contemplado en dichas normas.

Pero, si en cambio, el edificio se configura con geometrías irregulares, tanto verticales como horizontales, se establecen cambios bruscos de rigidez de un piso a otro, se diseñan detalles o conexiones de manera inadecuada, la "resistencia adicional" se verá anulada por el efecto de torsiones excesivas, que además demandarán niveles elevados de ductilidad y de resistencia.

Es preciso revisar nuestras NORMAS, prestando una mayor atención a la configuración de la edificación, se debe ser más exigente en eliminar las irregularidades geométricas, bien sean verticales u horizontales, a fin de lograr un comportamiento armónico, resistente y seguro de todos los componentes que la integran. Estoy de acuerdo con los coeficientes sísmicos y los métodos de análisis establecidos en nuestra NORMA (COVENIN 1756-82), pero es fundamental crear un cuerpo de recomendaciones "ad-hoc" a la NORMA, que tome en consideración lo expuesto en cuanto a configuración.

Deberíamos realizar una revisión exhaustiva de la relación resistencia y ductilidad. La ductilidad proporciona una "resistencia adicional", pero también es cierto que pueden construirse estructuras no dúctiles que tengan suficiente capacidad para proveer esa "resistencia adicional".

En cuanto al proceso de construcción de edificaciones y obras en zonas sísmicas, es necesario resaltar la participación del profesional o los profesionales inspectores, como vigilantes y garantes de la obra que se ejecuta, respetando las directrices emanadas de los proyectos y especificaciones resultantes del proceso del diseño. El profesional, en este caso, tiene que entender y comprender que en sus manos está la posibilidad de ejecutar la obra de manera tal que cumpla con todas las hipótesis establecidas en el proceso del diseño. No es lo tradicional, pero se impone la necesidad de la participación del equipo de diseño en este proceso, en calidad de supervisores y asesores del equipo de inspección. Indudablemente, que de acuerdo a la magnitud de la obra esta participación tendrá mayor o menor intensidad. De esta manera se asegura, además, la corrección de cualquier aspecto imprevisto o resuelto en forma inconveniente para cumplir con las hipótesis establecidas en el diseño, o se da cabida a la formulación de alternativas que mejoren los resultados previstos.

Hay que insistir en que la estimación de la respuesta estructural sísmica de los edificios, no sólo es fruto de la aplicación de lo pautado en los códigos o normas y su posterior análisis, haciendo uso de un programa predeterminado en una computadora; se trata de algo más complejo, de saber intuir y deducir el comportamiento de la edificación, conociendo como se deben repartir las solicitaciones entre los diferentes elementos que la componen, como es su interacción, y que ductilidad se espera en su comportamiento, como actúan los elementos no estructurales, tales como las paredes divisorias de mampostería que se encuentran unidas a la estructura, ya que de las observaciones realizadas en sismos recientes, se comprobó que estas paredes son elementos que pueden alterar el comportamiento estructural de la edificación y siendo elementos rígidos pero frágiles, pueden presentar fallas que comprometen, además, las áreas de escape de la edificación.

Tenemos que ser honestos. Por buenos que hayan sido los conocimientos que hayamos aplicado en el proceso del diseño de las estructuras sismo-resistentes, debemos reconocer que los terremotos han puesto en evidencia áreas de ignorancia en el ejercicio de esta especialidad. Los terremotos nos han enseñado y nos han provisto de datos e información que nos han permitido ajustar y calibrar la tecnología del diseño sismo-resistente.

Mi experiencia profesional, de acuerdo al estudio y análisis de las contingencias en sismos recientes, me confirma que debemos proyectar estructuras más rígidas pero más livianas. La rigidez la podemos lograr haciendo uso de elementos de paredes portantes, incorporados de manera coherente y armónica con otros elementos flexibles como son los pórticos. En cuanto a construir estructuras más livianas y más dúctiles, una opción es incorporar en lo posible estructuras compuestas, de perfiles de acero y concreto armado que ofrecen un mejor comportamiento ante solicitaciones sísmicas.

ESTRUCTURAS COMPUESTAS

Las estructuras compuestas tienden a tener su expresión propia, y de acuerdo a la destreza y al conocimiento del diseñador, se puede lograr la armonía necesaria entre los requerimientos de la edificación en la cual se aplican. Los requerimientos son de variada índole, destacando entre otros: los funcionales, los de rigidez y resistencia, los económicos y la eficiencia del proceso constructivo. El proceso constructivo para la elaboración de la estructura es de primordial importancia; influye en la concepción de la forma estructural para que ésta responda satisfactoriamente al flujo de las fuerzas que se presentan en el conjunto de componentes que la integran, durante su ejecución. Otra consideración de importancia son las deformaciones que se tendrán en las fases de producción de la misma. Lo deseable es obtener una estructura, que estando integrada por un conjunto de componentes y materiales diferentes, satisfaga los requerimientos tanto en las fases intermedias del proceso constructivo, como en su etapa de servicio, sin que para ello sea necesario incrementar el gasto de los materiales.

El objetivo fundamental del diseño de estructuras compuestas es integrar diferentes materiales, en un conjunto estructural que cuente con la rigidez y resistencia exigidas, participando cada uno de ellos con las bondades intrínsecas que caracterizan su forma de trabajo. Un planteamiento ecléctico como éste, permite obtener ventajas en lo económico, en los tiempos de construcción y en la expresión plástica de los espacios exigidos para el funcionamiento de la edificación; es lo equivalente a decir, que hace posible una mayor productividad de los recursos a nuestro alcance: calidad total.

CONSTRUCCION DE ESTRUCTURAS COMPUESTAS en zonas sismicas

TECNOLOGIA PARA LA CONSTRUCCION SIMULTANEA: hacia arriba y hacia abajo
La construcción de edificaciones en áreas urbanas, especialmente las destinadas a Oficinas y Centros Comerciales demandan para su funcionamiento un alto porcentaje de área de construcción (hasta un 40%), para ser utilizada como estacionamiento. Por otra parte, para obtener una mayor productividad en el uso de la tierra, es común ubicar los estacionamientos en áreas subterráneas. Estas circunstancias han hecho que tradicionalmente se haga uso de dos tecnologías para resolver la construcción de áreas subterráneas, a saber:

• Pantallas atirantadas, lo cual consiste en construir las pantallas en la medida que se realiza la excavación en forma de trincheras, atirantándolas al mismo tiempo que avanza la excavación.

• Muros colados en el perímetro de los estacionamientos, lo cual consiste en construir previamente los muros, haciendo uso de lodo bentonítico, realizando posteriormente la excavación y en la medida en que ella avanza, se van colocando tirantes en manera apropiada.

El análisis de estos procedimientos, nos hizo revisar los dos aspectos siguientes:

• Durante el tiempo que se realiza la excavación no se ejecuta ninguna otra actividad que permitiese avanzar en la construcción de la estructura de la edificación.
• En primer término hay que hacer el desembolso total de la inversión para la construcción de los sótanos, áreas que sólo son necesarias cuando la edificación esté totalmente terminada.

• Ejecutar simultáneamente la excavación junto con la construcción de la estructura de los sótanos y adicionalmente, poder edificar de la planta baja hacia arriba la superestructura de la edificación.
• Aprovechar la presencia de las losas de los sótanos para soportar en manera definitiva los empujes debido a la tierra y a la presencia de agua, sin el uso de tirantes.  
• Realizar la inversión en la construcción de los sótanos, en la medida que estos sean necesarios, realizando su construcción en dos etapas.  
• Desarrollar el proceso constructivo para los fines propuestos, haciendo uso al máximo del plantel industrial existente en el país y de los materiales y mano de obra de que disponemos.

El proceso constructivo se basa en una solución que conjuga la técnica del acero como armadura rígida con la del concreto armado, dando como resultado una práctica muy eficiente, respaldada por los conocimientos adquiridos a través de una larga carrera tanto en el campo del diseño y puesta en marcha de sistemas constructivos en Venezuela, como en la aplicación de estas tecnologías en la construcción de edificaciones. La aplicación y puesta en marcha de la tecnología desarrollada, se realizó por primera vez en Venezuela, en la construcción del CENTRO COMERCIAL EL RECREO, en Caracas, y como transferencia de tecnología, en la construcción del CENTRO COMERCIAL ISERRA-100, en Bogotá, Colombia (ver figuras 3 y 4).  

La propuesta tecnológica tiene como objetivo la simplificación del proceso constructivo en obra, ya que se trata de construcciones subterráneas en zonas donde es evidente la presencia de agua Iifiltrada, factor que causa muchos contratiempos en las labores de la obra cuando ésta se ejecuta en forma tradicional. De ahí que se concibió un proceso constructivo basado en la utilización de elementos prefabricados de acero-concreto. La aplicación de esta tecnología permite un mayor control del costo final de la obra, lo que, aunado a la rapidez con que se ejecuta la misma, constituyen los factores que favorecen esta alternativa.  

Si bien es cierto que el factor económico es fundamental para la ejecución de una obra, no es menos cierta la importancia de los aspectos técnicos. Es aquí donde ésta propuesta tecnológica cobra mayor peso, ya que se logra en cuanto a la parte estructural se refiere, un diseño que va más allá de los requerimientos normativos. En el diseño planteado, la sismoresistencia y la circunstancia dada por el diseño estructural de hacer trabajar las losas en su plano, para soportar los empujes que ocasionan la tierra y la presencia de la mesa de agua en el terreno, van de la mano con la eficiente utilización de dos materiales: acero como armadura rígida y concreto armado.  

En cuanto al proceso para la ejecución de la obra, se diseñó un plan que incluye las etapas de construcción, la utilización de los recursos y la optimización del tiempo en las distintas actividades, lo que permite un mejor seguimiento y control de la misma.   

TECNOLOGIA no convencional PARA LA CONSTRUCCION DE EDIFICIOS PARA VIVIENDA  

La construcción de edificaciones de vivienda, dadas sus características, permite, a diferencia de la obra particular, plantear procesos susceptibles de ser industrializados sin que ello signifique que se trata de series repetidas de edificaciones, sono de la producción industrializada de componentes, con los cuales se pueden diseñar diferentes alternativas de edificaciones. El caso que se presenta se refiere a la producción de edificaciones de vivienda multifamiliar hasta de ocho pisos, para lo cual se plantea una tecnología basada en la producción de elementos prefabricados, compuestos, de acero y concreto armado. La estructura del edificio está conformada por un conjunto de paredes portantes ubicadas en el perímetro de los apartamentos, que interactúan con pórticos internos en dos direcciones ortogonales.  

Los elementos compuestos son de dos tipos: a) Elementos planos cuyos bordes son de acero, conformando un bastidor que se rigidiza mediante un diafragma de concreto armado; entre ellos podemos distinguir las paredes portantes, de cinco centímetros de espesor, los elementos que conforman la tabiquería interna, así como las losas de techo, de tres centímetros de espesor, y las losas de entrepiso, de diez centímetros de espesor. b) Elementos lineales, como son las vigas, producidas en forma similar a los elementos planos; y las columnas, que son tubulares de acero relleno de concreto.  

Los elementos descritos se integran en un conjunto mololítico, mediante uniones por soldadura, lo cual es posible dada la presencia de bordes metálicos en todos los elementos, y con el vaciado de un topping de concreto sobre las losas (ver figura 5,6,7,8,9 y 10).  

Equipos interdisciplinarios

Tenemos que hacer un esfuerzo entre arquitectos, geotecnistas e ingenieros estructurales para trabajar conjuntamente en la creación y planeación de edificios que mejoren su comportamiento dinámico, haciendo uso de amortiguadores en los elementos componentes de la estructura o en el uso de liberadores de energía en las bases de sustentación, con lo cual se conseguiría incrementar el grado de amortiguamiento interno de las estructuras y, en consecuencia, un mejor control de los desplazamientos laterales de las edificaciones.  

La expectativa de nuestras profesiones es servir con lo mejor de nuestros conocimientos a la comunidad, que espera que nosotros seamos garantes de la seguridad de las edificaciones y obras que conforman nuestro medio construído. Nuestra responsabilidad está en ser los autores de edificaciones "honestas" que no escondan con falsos plafones, recubrimientos y fachadas espectaculares, aquellos defectos de la estructura cuya patología pudo ser controlada en el proceso de diseño o construcción de la misma.  

Se deben dar los pasos hacia un ordenamiento del ejercicio profesional en el campo de la sismo-resistencia; así como en la Medicina se exige de la especialización en las ramas específicas de ella, debemos reglamentar el ejercicio profesional en este sentido, ya que en nuestras Universidades no constituye materia obligatoria y en muchas de ellas ni siquiera se dicta.

En la Universidad Central de Venezuela, en el Instituto de Materiales y Modelos Estructurales, (IMME), de la Facultad de Ingeniería, se imparte una Maestría sobre la materia y en el Instituto de Desarrollo Experimental de La Construcción (IDEC), de la Facultad de Arquitectura, se dicta una Maestría sobre Tecnología para la Construcción; es el momento de aunar esfuerzos para que estos cursos de post-grado sirvan de base fundamental para la formación de los especialistas que el país requiere en este campo.

Debemos aprovechar los canales de intercambio comercial entre los países del área Latinoamericana para crear un mercado común de conocimientos sobre el tema tratado, ello nos permitirá ampliar aún más nuestro acervo tecnológico. El Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo (CYTED), podría servir de marco de actuación para cumplir con tal fin.  

Dado que la manera tradicional de ejercer la profesión para el diseño y construcción de edificaciones y obras en zonas sísmicas ha producido más problemas que éxitos, insisto en la necesidad de crear un lenguaje común entre los profesionales, que nos lleve a comprender los "porque" de las decisiones que se toman en cada una de las especialidades, lo cual es posible sólo y cuando conformemos equipos interdisciplinarios.  

CONCLUSION

El compromiso con la sociedad debe tener como marco de referencia la responsabilidad compartida entre quienes hacen las normas y reglamentos, las autoridades que las aprueban y les dan carácter legal, los propietarios, arquitectos, ingenieros de suelos, ingenieros estructurales, geólogos, ingenieros inspectores y constructores, quienes son los que contribuyen de una manera u otra a conformar, en una región específica, las características de la edificación, que será lo que determinará su comportamiento futuro.   

REFERENCIAS

Peña U., José A.; Dembo, Nancy; Diaz P., Carlos; Maggi, Luisa y Yanes, Carmen: CONCACERO SISTEM I. A SOLUTION FOR EDUCATION BUILDINGS, Informes de la Construcción, Vol. 38, No.386, pag. 71 a pag. 83, Instituto Eduardo Torroja, España, Diciembre 1986.

Yánes M., Carmen: EL DISEÑO DE SISTEMAS CONSTRUCTIVOS, Revista Construcción y Tecnología del IMCYC, Vol IV, No. 46, pag. 6 a pag.16, México, Marzo 1992.

Peña U., José Adolfo: ARQUITECTURA, INGENIERÍA Y SISMO RESISTENCIA, Seminario La Arquitectura en Zonas Sísimicas, 11 al 15 de Septiembre de 1.995, Universidad Nacional de San Juan, Argentina

Peña U., José Adolfo: TECHNOLOGY FOR SIMULTANEOUSLY BUILDINGS UPWARDS AND DOWNWARDS, Proceedings of International Conference, High Technology Buildings, CTBUH, Sao Paulo, Brazil, oct 25 - 26, 1995