Luego de más de cuatro años de estudios sobre el comportamiento sísmico en edificios de muros delgados de concreto reforzado en el país, la Red Colombiana de Investigación en Ingeniería Sísmica advierte de algunas flaquezas en las prácticas de concepción, diseño y construcción de este sistema y propone cambios en el código de construcción nacional.

Durante la madrugada del 27 de febrero de 2010, uno de los mayores terremotos de la historia sacudió a Chile, con una magnitud de momento (Mw) de 8,8. El sismo de cuatro minutos dejó, además de una terrible pérdida humana, destrozos en cerca de 500 000 viviendas y dos millones de damnificados. El 22 de febrero de 2011, al mediodía, un terremoto de 6,3 grados sacudió la Isla Sur de Nueva Zelanda; la ciudad más afectada fue Christchurch, ubicada a 10 kilómetros del epicentro del sismo que causó daño severo en edificios altos.

El análisis posterior en ambos siniestros, así como las observaciones en ensayos de laboratorio, demuestran que la construcción de edificaciones con muros delgados y esbeltos de concreto reforzado —uno de los elementos estructurales más utilizados en los sistemas de resistencia de carga lateral—, puede derivar en daños significativos en sismos de intensidad intermedia o alta.
En las últimas dos décadas este sistema de muros ha sido uno de los más utilizados en Colombia por su rapidez de implementación y menores costos de construcción. Su diseño se basa, en parte, en los requerimientos del Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente (NSR-10), cuyo componente de diseño de muros en concreto es una adaptación del código ACI 318-08, ampliamente utilizado en Estados Unidos y el mundo.

En la práctica, muchas partes de su diseño y construcción no cumplen con la normativa sismorresistente, como lo advierte la Red Colombiana de Investigación en Ingeniería Sísmica, CEER (por sus siglas en inglés), fundada por ingenieros sísmicos de la Universidad del Norte, la Escuela de Ingeniería de Antioquia, la Universidad de Medellín y la Universidad Militar Nueva Granada. De hecho, la práctica constructiva del país difiere de la práctica de edificaciones de muros de concreto reforzado para los que fue concebido el código y “no es posible establecer con claridad la aplicabilidad de las recomendaciones del ACI para las edificaciones con muros delgados”.

“Aunque en Colombia el nivel de amenaza sísmica en las principales ciudades es menor a la de Chile y Nueva Zelanda, en la práctica constructiva se tiende a utilizar muros de un espesor significativamente menor al de las construcciones en dichos países, en algunos casos, con la intención de optimizar los costos de construcción”, argumenta Carlos Alberto Arteta, profesor del departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de Uninorte y presidente cofundador del CEER.

Carlos Arteta, presidente cofundador del CEER y docente de Ingeniería Civil de Uninorte.

“La base de datos nos permitió tipificar los edificios y, a partir de ahí, concebir siete experimentos de laboratorio representativos de las zonas que se dañarían de las estructuras y los ensayamos en la Universidad EIA en Medellín. Tenemos una buena base estadística para conocer su geometría y comportamiento esperado”, agrega Arteta, magíster y doctor en Ingeniería Sísmica de la Universidad de California en Berkeley.

Conocimiento limitado del sistema
Los sismos son una de las catástrofes naturales que más pérdidas materiales y humanas generan en el mundo. El Lloyd’s City Risk Index (índice de riesgo que analiza el impacto potencial de las principales amenazas en la producción económica de 301 ciudades del mudo) estima que cerca de US$ 95 350 millones le costaría a la economía latinoamericana las pérdidas por terremotosa entre 2015 y 2025.

Pese a que varios países han actualizado sus normas de construcción, incluido Colombia, en pro de reducir la vulnerabilidad de los edificios, faltan controles adecuados. En 1997, el Gobierno colombiano adoptó la ley 400 para regular construcciones sismorresistentes. Un año después emitió el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente (NSR-98), cuya última actualización se hizo en 2010 (NSR-10). Este documento tipifica los sistemas competentes de resistencia de cargas laterales permitidos, entre ellos el de muros de concreto reforzado, pero no específicamente el de delgados.

El CEER señala que la eficacia de algunas de las disposiciones del NSR-10 para el diseño de este sistema aún no han sido comprobadas, principalmente, por dos razones: “existen pocos ensayos sobre muros delgados y esbeltos de concreto reforzado con las características de construcción del país; y el inventario de edificaciones de este tipo de sistema no ha sido expuesto a un evento sísmico con intensidad alta del movimiento del suelo”.

En el terremoto del Eje Cafetero (1999), por ejemplo, el inventario de estructuras de concreto reforzado de varios pisos correspondía esencialmente a marcos con muros interiores de mampostería no reforzada, es decir, era casi nulo el catálogo de edificaciones con este sistema. Los daños sufridos en este temblor, junto con la introducción de las disposiciones de las normas colombianas de diseño y construcción sismorresistente, fueron el principal impulso de la construcción de edificaciones con sistemas estructurales de muros de concreto reforzado en el país.

No es posible establecer con claridad la aplicabilidad de las recomendaciones del ACI para las edificaciones con muros delgados".

Revisión de la tendencia y la norma
Las edificaciones de muros delgados y esbeltos de concreto reforzado se usan masivamente en Colombia, principalmente en viviendas para estratos bajos y medios, y algunas veces en altos. Este sistema estructural ha demostrado buen desempeño sismorresistente en edificaciones de baja altura de hasta 3 pisos. Ofrece ventajas al constructor por su economía de acabados y velocidad de construcción y permite controlar los desplazamientos inducidos por las aceleraciones fuertes del terreno.

Pero las tendencias del mercado, que exigen hoy diseños que maximicen el espacio útil de la edificación y reduzcan la cantidad de material utilizado, han dado como resultado una extrapolación del comportamiento de edificaciones de baja altura con muros delgados para construir otras de mayor altura y con espesores de muros cada vez menores que varían, por lo general, entre 8 cm a 15 cm. En algunos casos, estas prácticas de construcción resultan en elementos significativamente esbeltos, cuyo comportamiento no se ha verificado completamente en un laboratorio o en el campo durante un terremoto.

Arteta es enfático al afirmar que un vacío del NSR-10 es que no establece límites mínimos de espesores de muros, lo cual puede propiciar muros esbeltos con espesor de 8 cm que algunos ingenieros conciban muros esbeltos.

“El tema de los muros delgados requiere mayor investigación. El nuevo código chileno recoge todos los problemas sísmicos que han tenido. En Nueva Zelanda y en Perú también tienen un nuevo código, pero acá se sabe de antemano que estos edificios presentan algún riesgo y tenemos un problema grave: usan la excusa de que la norma no ha cambiado y siguen diseñando con conceptos que realmente están hoy revaluados”, afirma Germán Pardo Albarracín, presidente de la Sociedad Colombiana de Ingenieros (SCI).

Desde el colapso de la Torre 6 del edificio Space, ocurrida en octubre de 2013 en Medellín, donde perdieron la vida 12 personas, se promovió un cambio en las normas que dieron origen a la Ley 1796 de 2016, cuya reglamentación se hizo efectiva a partir de julio 1 de 2017 y que, como elemento de seguridad, promovió importantes cambios, algunos de los cuales se implementarán en 2021 según lo dispuesto en el Decreto 922 de 2019.

Dada la falta de celeridad y alcance en la expedición de normas, desde 2013 la SCI empezó a promover foros, comunicados, congresos y seminarios que alertan sobre la urgencia de hacer la verificación de edificios altos y de ajustar aún más las normas al respecto.

“Los códigos establecen los valores mínimos, pero son los profesionales (el promotor, el diseñador, el constructor y el supervisor) quienes deben aprovechar el conocimiento científico para garantizar los principios fundamentales de seguridad de la comunidad. Que no solo cumplan con una norma antigua, sino que ya saben que las normas han ido cambiando y deben minimizar las mal llamadas ‘hiperoptimizaciones”, enfatiza Pardo, quien cuenta con más de 35 años de experiencia en la planeación, gerencia, construcción y mantenimiento de obras de ingeniería.

Apertura de una grieta cerca de la interfaz muro-cimiento, producto de la acción sísmica simulada en un muro delgado, durante una prueba de laboratorio.

Las edificaciones de muros delgados y esbeltos de concreto reforzado se usan masivamente en Colombia, principalmente en viviendas para estratos bajos y medios, y algunas veces en altos".