Cada vez que ocurre un desastre como el terremoto en Turquía y Siria, el impacto en la sociedad es enorme, pasando del desafío humanitario al más propio de la ingeniería en pocos días. Con respecto al reto de la ingeniería, en este artículo me gustaría aportar mi visión sobre esta tragedia, cómo diseñamos actualmente estructuras sismorresistentes, y cómo un edificio puede permanecer en pie cuando todo falla.

En primer lugar, conviene indicar la particularidad de lo ocurrido en Turquía y Siria: dos terremotos prácticamente consecutivos con magnitudes superiores a siete, de alta duración y con un foco a poca profundidad. La energía liberada por el primer sismo ha sido enorme, ocasionando graves daños en muchos edificios. Al llegar el segundo sismo, también de alta magnitud, y afectar a edificios dañados previamente, la situación ha sido dramática, con decenas de edificios colapsados y miles de vidas humanas perdidas.

El diseño de edificios seguros

La ingeniería estructural, que es la responsable de diseñar estructuras de edificios seguras, ha evolucionado mucho en los últimos años. En lo que respecta al diseño sismorresistente de edificios, disponemos de técnicas y métodos de cálculo que nos permiten diseñar y construir edificios seguros.

Las estructuras de edificios sismorresistentes deben tener la capacidad de soportar la energía transmitida por el sismo, y para ello habrá que cuidar muy bien el diseño de las columnas y de los elementos que se unen a ellas. Son estas partes las que más sufrirán los efectos del terremoto. Uno de los objetivos del diseño sismorresistente es que los edificios no presenten daños apreciables ante sismos de magnitud baja o moderada, mientras que ante sismos de alta magnitud se permite un cierto nivel de daños en algunos elementos de la estructura, pero de ningún modo el colapso del edificio. Este “modus operandi” lo tenemos bien claro los ingenieros y arquitectos, y es una de las enseñanzas básicas que reciben nuestros estudiantes cuando pasan por nuestras aulas.

Sin embargo, es importante tener en cuenta que las normas sísmicas, incluso las más avanzadas, no indican expresamente que un edificio deba ser diseñado para soportar dos sismos consecutivos de alta magnitud, como los ocurridos en Siria y Turquía. No obstante, sí se ha demostrado que, en determinadas situaciones, un edificio dañado previamente puede llegar a soportar, sin colapsar, un nuevo evento sísmico. De hecho, esto mismo ha pasado en Turquía en los miles de edificios que han permanecido en pie.

Desafortunadamente, resulta inviable (técnica y económicamente) construir edificios que puedan soportar, sin daños, megaterremotos u otros eventos extremos como riadas, huracanes, fuego, explosiones o ataques terroristas. Es aquí donde cobra importancia la robustez estructural, de la cual se ha hablado muy poco tras los colapsos ocurridos en Siria y Turquía.

Los eventos extremos suelen provocar daños locales en una serie de elementos de la estructura de un edificio, que pueden propagarse por efecto domino al resto de la estructura, provocando colapsos globales. Un edificio robusto será insensible a estos fallos locales, evitando así su propagación y posterior colapso. Dado que resulta imposible predecir la probabilidad de ocurrencia y la magnitud de ciertos eventos extremos, con la robustez estructural no nos paramos a analizar el evento, sino sus consecuencias sobre los edificios. Por ello, trabajamos con la premisa de que un elemento (o varios) pueden fallar, y diseñamos la estructura para que este fallo no se propague. Con respecto a la situación de Turquía y Siria, era imposible predecir que dos sismos de tan alta magnitud iban a ocurrir, y hacer un diseño sismorresistente para ellos.

En la Universitat Politècnica de València iniciamos nuestro trabajo en el campo de la robustez estructural en 2017 gracias a una Beca Leonardo financiada por la Fundación BBVA. Con ella conseguimos plantear pautas de diseño de edificios robustos, capaces de evitar la propagación de fallos locales. El conocimiento adquirido lo llevamos a la práctica con la construcción de un edificio-probeta a escala real, sobre el cual provocamos daños severos en dos de sus columnas. De hecho, retiramos repentinamente estas columnas con el fin de simular las consecuencias de un evento extremo (megaterremoto, explosión, avalancha de tierras, etc.). Esta investigación la continuamos con otro proyecto de investigación, esta vez financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación, aplicando el conocimiento adquirido con la Beca Leonardo a edificios con estructura prefabricada. Con este proyecto conseguimos dar un salto cualitativo en el campo de los prefabricados, desmintiendo la idea de que las estructuras prefabricadas son menos seguras que el resto.

Última línea de defensa para evitar colapsos en edificios

En estos momentos estamos trabajando en el proyecto Endure, que ha sido financiado por el Consejo Europeo de Investigación (ERC por sus siglas en inglés) con más de 2,5 millones de euros. Con este proyecto estamos llevando al límite la ciencia y la tecnología, ya que trabajamos en una última línea de defensa para evitar colapsos en edificios.

Endure está planteando un nuevo paradigma para el diseño de edificios basado en segmentarlos “virtualmente” en diferentes partes, que quedan conectadas entre sí con lo que denominamos “fusibles estructurales”. Con ello, cuando una parte del edificio falla, y la propagación del fallo al resto es inevitable, se activan los fusibles para proteger al resto del edificio. Es decir, el segmento que falla se separa del resto, evitando así desastres mayores. Este nuevo paradigma no implica que no deba tenerse en cuenta el diseño frente a sismos, vientos, fuego, etc.; sino que da seguridad a los edificios para aquellas situaciones extremas frente a las cuales es imposible diseñarlos. El caso de los dos sismos de Siria y Turquía es un claro ejemplo.

Los resultados que tenemos en estos momentos son prometedores, y en breve vamos a llevar el conocimiento a la práctica en los laboratorios, para después pasar a ensayar dos edificios-probeta reales. Estos “fusibles” los estamos diseñando con los materiales usados habitualmente en el sector de la construcción (hormigón y acero), con el fin de no encarecer nuestros edificios. Con esta solución buscamos evitar catástrofes como la que se acaba de vivir en Siria y Turquía.