CAUSAS Y EFECTOS DE LOS SISMOS

Antes de diseñar y de construir una vivienda, es importante conocer los principios básicos relacionados a las causas y efectos de los sismos.

A. ¿QUÉ SON LOS SISMOS?

Los sismos son movimientos ocasionados debido a la presión y a la liberación de energía acumulada en el interior de la tierra. Estos pueden originar graves daños en nuestras viviendas, si no se han tomado las medidas preventivas relacionadas al buen diseño, al adecuado proceso de construcción y a la elección de los mejores materiales.

Los sismos más destructivos se originan cuando las placas tectónicas, que son grandes masas rocosas, se deslizan una debajo de la otra, rozando y chocando en sus zonas de contacto.

En el Perú, los sismos se producen cuando la placa de Nazca (llamada así porque su parte más prominente se ubica frente a este lugar) trata de introducirse debajo de la placa Sudamericana, produciéndose un choque entre ambas (ver figura 1). Este movimiento provoca la liberación de inmensas cantidades de energía en forma de ondas.

B. MEDIDAS PARA CALIFICAR LOS SISMOS

Las medidas para calificar los sismos son dos: intensidad y magnitud.

B1. Intensidad

Se refiere a los daños causados en las edificaciones. Se mide con la “Escala de Mercalli”, basada en la observación de los daños causados por el sismo en las construcciones y en la sensación de las personas.

La escala de Mercalli tiene 12 grados, que se describen a continuación:

1. Muy débil: El sismo es detectado por instrumentos muy sensibles.
2. Débil: Lo sienten personas, en reposo, en edificios altos.
3. Leve: Se asemeja al movimiento causado en el suelo por un camión.
4. Moderado: Es advertido por las personas que se encuentran en el interior de las casas. Los vehículos se balancean.
5. Fuerte: Es advertido por la mayoría de las personas y la gente nota la dirección del movimiento.
6. Bastante fuerte: Lo sienten todas las personas, es difícil caminar y se desprenden los tarrajeos y enchapes.
7. Muy fuerte: Provoca angustia. La gente corre hacia el exterior de las edificaciones; se pierde el equilibrio; los conductores de los vehículos en marcha lo notan y las construcciones de mala calidad son afectadas.
8. Destructivo: Hay dificultades en la conducción de los vehículos y se caen muros y monumentos.
9. Ruinoso: Pánico total, algunas edificaciones se desplazan de sus cimentaciones, se agrietan y se desploman.
10. Desastroso: Destrucción casi total de las construcciones de albañilería. Afecta seriamente edificios, puentes y represas. Se desliza la tierra.
11. Muy desastroso: Muy pocas edificaciones de albañilería quedan en pie. Los rieles ferroviarios se tuercen y las tuberías subterráneas quedan fuera de servicio.
12. Catastrófico: El daño es casi total. Hay desplazamiento de grandes rocas, los objetos saltan al aire y los paisajes sufren grandes distorsiones.

De acuerdo a esta escala, los sismos se pueden agrupar de la siguiente manera:

• Sismos leves: Sismos con intensidades iguales o menores al grado VI.
• Sismos moderados: Sismos con intensidades VII y VIII.
• Sismos severos: Sismos con intensidades de grado IX.
• Sismos catastróficos: Sismos con intensidades de grado X o más.

Si la vivienda se encuentra mal diseñada y/o mal construida, puede presentar daños considerables después de un sismo moderado.

B2. Magnitud

Calcula la cantidad de energía liberada a través de la amplitud de las ondas sísmicas y utiliza instrumentos llamados sismógrafos. Se mide con la “Escala de Ritcher”, que empieza en 0 y no tiene límite superior.

A diferencia de la intensidad, que se estima por la apreciación subjetiva de las personas o por los efectos observados en las construcciones, la magnitud es una medida establecida por instrumentos especiales.

En nuestro país, utilizamos esta escala para cuantificar la magnitud de los sismos.

Magnitud de los sismos en el Perú:

El principal enemigo de una vivienda es un sismo y el Perú es un país con mucha actividad sísmica. La siguiente relación de sismos ocurridos en el país nos hace tomar conciencia de esta realidad:

C. ACCIÓN DE LOS SISMOS SOBRE LAS VIVIENDAS

Cuando se produce un sismo, sus ondas se transmiten a la estructura de la casa a partir de su cimentación.

La masa en reposo de la edificación se resiste al movimiento de la base y crea fuerzas que actúan principalmente sobre los muros y columnas que hemos construido.

DISTRIBUCIÓN DE LOS MUROS - VISTA DESDE ARRIBA (PLANTA)

DAÑOS SEVEROS

Si no se tiene una adecuada cantidad de muros portantes* en la dirección del movimiento sísmico, la vivienda sufrirá daños considerables.

DAÑOS LEVES

Si la mayor cantidad de los muros portantes están paralelos a la dirección del movimiento sísmico, la vivienda se comportará mejor.

Por este motivo, el diseño de una vivienda debe considerar muros que puedan tomar los esfuerzos sísmicos en ambas direcciones.

ESFUERZOS DE LOS MUROS DURANTE UN SISMO - VISTA DE COSTADO (CORTE)

ANTES DEL SISMO

La vivienda sólo soporta su propio peso.

INICIO DEL SISMO

El suelo comienza a moverse, lo que ocasiona que el cimiento, al estar empotrado, también se mueva con el suelo. La parte superior de la vivienda se mueve más lentamente, produciendo esfuerzos y deformaciones en los muros y columnas.

DURANTE EL SISMO

Luego el suelo se mueve en sentido contrario, al igual que el cimiento. Esto ocasiona que la parte superior de la vivienda cambie el sentido de su movimiento, produciéndose mayores esfuerzos y deformaciones.

Después de varias repeticiones de estos movimientos, las paredes comienzan a fisurarse.

D. CARACTERÍSTICAS DE UNA VIVIENDA SISMORRESISTENTE

Una vivienda sismorresistente es aquella que puede soportar los efectos dañinos de los sismos. Para eso debe cumplir tres condiciones:

• Buenos planos, es decir, un plano adecuado de estructuras, que indique las dimensiones que tendrán la cimentación, las columnas, los muros, las vigas y los techos; así como las especificaciones de los materiales con los que se harán. La estructura podrá resistir los sismos siempre y cuando se cumpla lo indicado en este plano.
• Buenos especialistas, es decir, maestros y trabajadores que conozcan a profundidad la ejecución de los procedimientos constructivos, de tal manera que puedan plasmar correctamente lo indicado en los planos.
• Buenos materiales, que consigan que la estructura de la vivienda no se deteriore a través del tiempo y que alcance la resistencia adecuada para soportar los sismos.

D1. Elementos estructurales que conforman la vivienda

La estructura de la vivienda es la encargada de soportar los efectos del sismo y de otras cargas. Está conformada por (ver figura 2):

• Losa: Su función es transmitir las cargas que soporta, es decir, pesos de muebles, personas y su propio peso, así como los efectos del sismo hacia las vigas. Asimismo, mantiene unidas a las vigas, columnas y muros.
• Viga: Es un elemento horizontal que transmite cargas al muro.
• Columna: Su función es transmitir cargas a los pisos inferiores y a la cimentación.
• Muros: Transmiten las cargas de la losa y de las vigas a pisos inferiores y a la cimentación.
• Cimentación: Transmite las cargas al terreno.

D2. Forma adecuada de la vivienda

Para que la vivienda soporte adecuadamente los sismos, debe cumplir con las siguientes características:

• Simetría: La vivienda debe ser lo más idéntica posible tanto en planta como en elevación, es decir, si la dividimos en cuatro partes, éstas deben ser más o menos parecidas. Asimismo, se debe evitar construir viviendas cuyo largo sea mayor a tres veces el ancho (ver figura 3).
  
• Continuidad de las losas: Se debe evitar tener en los techos grandes aberturas o muchas aberturas pequeñas (ver figura 4).
  
• Ubicación de puertas y ventanas: Las puertas y ventanas deben ser ubicadas en el mismo sitio en todos los pisos. Además, se debe construir sin dinteles, es decir, hasta las vigas (ver figura 5).
  Fuente: Marcial Blondet (2005)
  
• Cantidad de muros: Se debe construir los muros en las dos direcciones de la casa, tratando que la cantidad de dichos muros sea la misma. Esto es importante, ya que los muros tienen la función de resistir los sismos que pueden venir en cualquier dirección (ver figura 6).
  
• Continuidad de los muros: Los muros de pisos superiores deben estar ubicados sobre los muros de pisos inferiores (ver figura 7).
  Fuente: Asociación Colombiana de Ingeniería Antisísmica (2001)