Frente a un terremoto, la ingeniería estructural no puede controlar cuándo ocurrirá el fenómeno, su intensidad ni las características particulares de su movimiento. Sí puede, en cambio, intervenir sobre una variable decisiva: la forma en que responderá la construcción. Diseñar estructuras capaces de comportarse de manera predecible, concentrar los daños en lugares previamente seleccionados y proteger los componentes más vulnerables constituye uno de los grandes principios de la ingeniería sismorresistente contemporánea.

Sobre estas ideas gira la presentación “Terremotos: ¿Evadir o Resistir? ¿Somos conscientes de los efectos asociados? Algunas analogías…”, del Ing. Carlos R. Llopiz, desarrollada durante las 29º Jornadas Argentinas de Ingeniería Estructural (JAIE). Desde una mirada didáctica, apoyada en numerosos ejemplos y analogías, el especialista propuso recuperar los fundamentos físicos del diseño y evitar que la sofisticación de las herramientas de cálculo desplace al criterio ingenieril.

La primera alternativa frente al terremoto podría sintetizarse en una palabra: “evadir”. No significa ignorar la acción sísmica, sino intentar independizar parcialmente a la construcción de los movimientos del terreno. Allí aparece la aislación sísmica, tecnología destinada a reducir la transmisión de movimientos y aceleraciones hacia la estructura. La presentación del ingeniero Llopiz plantea dos grandes estrategias: recurrir a sistemas de aislación sísmica o diseñar lo que el expositor denominó “estructuras inteligentes”.

La aislación busca desacoplar el movimiento de la estructura respecto del suelo y disminuir así las demandas que recibe la construcción. Lejos de constituir una idea reciente, sus antecedentes se remontan al siglo XIX y han experimentado importantes avances tecnológicos durante más de 150 años. Llopiz destaca especialmente su aplicación en hospitales, donde la continuidad operativa después de un terremoto resulta esencial.

La segunda estrategia consiste en aceptar que, ante terremotos severos, determinados sectores puedan superar su rango elástico, pero conseguir que esas deformaciones ocurran precisamente donde el proyectista las ha previsto. La idea es sencilla de formular y compleja de ejecutar: “decirle” a la estructura cómo debe comportarse.

Ese principio, asociado en la exposición a los aportes de Tom Paulay, constituye el fundamento del diseño por capacidad. Se establece una jerarquía de resistencias para que las rótulas plásticas y, por lo tanto, las principales deformaciones inelásticas, aparezcan en lugares cuidadosamente seleccionados y detallados. De esta manera, los sectores más vulnerables permanecen razonablemente protegidos aun frente a las incertidumbres propias del movimiento sísmico.

La cuestión resulta especialmente importante porque no todos los terremotos son iguales. Algunos presentan características vibratorias y entregan su energía durante períodos relativamente prolongados, mientras que otros pueden ser breves e impulsivos. La presentación utiliza una analogía particularmente gráfica: ciertos sismos parecen permitir que la estructura “pague en cuotas”; los impulsivos, en cambio, pueden exigirle responder prácticamente “en efectivo”.

Frente a esa incertidumbre, el ingeniero Llopiz propone regresar permanentemente a los principios básicos de la ingeniería. La sofisticación de los modelos numéricos no garantiza, por sí sola, una mayor aproximación al comportamiento real. Una herramienta avanzada aplicada sin comprensión del fenómeno puede conducir a resultados alejados de la realidad. Por eso, una de las consignas de la presentación fue “apuntar a lo simple y predecible”.

Para comprender una estructura eficiente es necesario conocer el comportamiento de sus materiales, de sus elementos y del sistema estructural completo. Tres conceptos aparecen entonces como esenciales y cuantificables: rigidez, resistencia y ductilidad. La rigidez expresa la relación entre fuerza y deformación; la resistencia define la capacidad frente a las acciones; y la ductilidad permite evaluar cuánto puede deformarse plásticamente un componente sin perder de manera abrupta su capacidad.

La ductilidad ocupa un lugar central en el diseño sismorresistente. Una estructura no necesariamente debe permanecer completamente intacta frente a un terremoto extraordinario: determinados sectores pueden sufrir deformaciones y daños si estos han sido previstos y no desencadenan mecanismos frágiles o un colapso. De allí surge la importancia de las rótulas plásticas, zonas donde se concentran las deformaciones inelásticas y deben ser correctamente diseñadas y detalladas.

La exposición del Ing. Carlos Llopiz recurrió también a ensayos experimentales para recordar que existe una diferencia entre los modelos establecidos por los códigos y la respuesta real de las estructuras. Los ensayos aplicados sobre una estructura de hormigón armado de siete pisos dentro de un programa conjunto entre Estados Unidos y Japón muestran precisamente la necesidad de comprender los materiales, las secciones y el sistema estructural completo para interpretar correctamente su comportamiento.

Una parte importante de la presentación estuvo dedicada al hormigón armado y a la particular complementariedad entre hormigón y acero. Ambos materiales presentan diferencias muy significativas en peso, resistencia, deformabilidad y costo, pero trabajan conjuntamente para proporcionar las prestaciones requeridas por la estructura. Llopiz resumió esta relación con una expresión deliberadamente coloquial: hormigón y acero constituyen un “perfect match”, aunque advierte que el acero debe utilizarse racionalmente.

Un ejemplo desarrollado para una columna de 50 por 50 centímetros permitió introducir también la variable económica. Según el análisis presentado, recurrir indiscriminadamente a mayores cuantías de acero puede resultar menos eficiente que aprovechar adecuadamente las propiedades del hormigón. El caso analizado demostró que el acero, pese a duplicar determinado costo considerado en el ejemplo, aporta una fracción menor de la resistencia a compresión, por lo que se plantea trabajar con cuantías racionales o incrementar la calidad del hormigón cuando resulte conveniente.

El ejemplo continuó comparando un hormigón H30 con un H45. De acuerdo con los valores utilizados en la presentación por el ingeniero Llopiz, un incremento de apenas 20 dólares en el costo considerado —alrededor del 3,2 %— permite elevar la resistencia del elemento de 800 a 1120 toneladas, aproximadamente un 40 %. El mensaje trascendió los números particulares: el diseño estructural también debe buscar soluciones técnicamente eficaces y económicamente racionales.

El comportamiento del hormigón cambia además de manera sustancial cuando se encuentra adecuadamente confinado. Los estribos no solamente contribuyen a resistir el corte: ayudan a impedir el pandeo de las armaduras longitudinales comprimidas y confinan el hormigón, aumentando su capacidad de deformación. Los ensayos mostrados en la presentación permiten visualizar cómo el espaciamiento y la configuración de esos estribos influyen sobre la respuesta del elemento.

Esta observación conduce hacia otra de las ideas recurrentes de Llopiz: la importancia del detalle. Una estructura correctamente calculada puede ver comprometido su comportamiento si las armaduras resultan excesivas, los empalmes se concentran en una misma sección, las separaciones entre barras son insuficientes o la congestión impide colocar y compactar correctamente el hormigón.

“Por eso, más acero no significa necesariamente más seguridad. Un exceso de armadura puede generar problemas constructivos, económicos y estructurales. El proyecto debe conseguir un equilibrio entre resistencia, rigidez y ductilidad, acompañado por una ingeniería de detalle capaz de trasladar efectivamente las hipótesis del cálculo a la obra”, señaló el disertante.

Las experiencias de terremotos recientes aportan otra advertencia. La presentación del ingeniero Llopiz analizó los eventos de Christchurch de 2011, Chile de 2010 y Turquía de 2023, utilizando fotografías y registros para mostrar diferentes mecanismos de daño. En Christchurch, por ejemplo, las demandas sísmicas obtenidas llegaron a superar ampliamente determinados niveles considerados en el diseño.

Los daños observados en tabiques estructurales después de los terremotos de Chile y Christchurch sirvieron para estudiar problemas como el pandeo y la necesidad de rigidización mediante elementos de borde. Llopiz planteó que las dimensiones de estos componentes deben surgir de las necesidades estructurales y no quedar condicionadas únicamente por requerimientos arquitectónicos o funcionales.

“El terremoto, en este sentido, actúa como un desencadenante que pone a prueba decisiones tomadas mucho antes. Por eso, atribuir automáticamente todos los daños a la intensidad del evento puede ocultar problemas relacionados con la concepción estructural, el dimensionamiento, los detalles, la revisión del proyecto, la dirección de obra o el control de calidad. La comparación entre edificios que colapsaron y otros que permanecieron en pie frente a un mismo terremoto forma parte de esa reflexión”, afirmó el ingeniero Carlos Llopiz.

La enseñanza adquiere particular importancia en las construcciones de menor altura. Según Llopiz, no corresponde suponer que una edificación baja necesita menos atención por el simple hecho de poseer pocos pisos. Si es vulnerable, también puede sufrir daños severos o colapsar. De allí su insistencia en que los reglamentos y controles deben alcanzar a todas las construcciones, independientemente de su escala.

El diseño conceptual aparece entonces como la primera y quizás más trascendente decisión. Antes del modelo computacional, del coeficiente sísmico y del refinamiento del análisis numérico se encuentra la elección de una configuración estructural coherente. La presentación del ingeniero Llopiz lo sintetizó con una afirmación contundente: si el diseño presenta deficiencias conceptuales, ningún análisis sofisticado podrá corregirlas posteriormente.

La Torre VESTA, en la ciudad de Mendoza, sirvió hacia el final de la presentación como ejemplo de la necesaria interacción entre estructura y arquitectura. Los modelos proyectados exhibieron cómo las decisiones de conexión y configuración modifican la respuesta del conjunto, reforzando la idea de que el proyecto sismorresistente no debería incorporarse como una verificación tardía, sino integrarse desde las primeras decisiones de diseño.

El recorrido de Carlos R. Llopiz concluyó recuperando el legado de referentes como Vitelmo V. Bertero, Robert Park, Tom Paulay y Nigel Priestley, cuyas investigaciones ayudaron a establecer buena parte de los principios que hoy sustentan el diseño sismorresistente.

La tecnología seguirá avanzando y ofrecerá modelos, programas y herramientas cada vez más poderosos. Pero el Ing. Carlos Llopiz advierte que ese progreso no debería llevar a subestimar los principios físicos que permiten interpretar correctamente sus resultados. Comprender el comportamiento de los materiales y de la estructura, buscar respuestas predecibles, considerar los costos y trabajar coordinadamente entre arquitectura e ingeniería continúan siendo condiciones fundamentales.

La síntesis final propuesta por Llopiz condensa buena parte del mensaje de las 29º JAIE en tres premisas estrechamente relacionadas: “diseño simple, detalle cuidadoso y control riguroso”.