Hacia un código modelo nacional para diseño sísmico

Revista Ingeniería Civil 623 Septiembre 2021

Edgar Tapia Hernández Profesor investigador de la Universidad Autónoma Metropolitana-Azcapotzalco. Presidente de la Sociedad Mexicana de Ingeniería Sísmica.

Leonardo Flores Corona Investigador del Centro Nacional de Prevención de Desastres.

Raúl Jean Perilliat Jean Ingenieros.

Héctor Guerrero Bobadilla Investigador del Instituto de Ingeniería UNAM.

Actualmente, un nutrido grupo de especialistas está desarrollando un código modelo para el diseño sísmico de edificaciones, que incluirá recomendaciones modernas sobre criterios de análisis y diseño sísmico para estructuras simples, intermedias y complejas e incluirá aspectos locales y regionales.

México está localizado en la cercanía de cinco placas tectónicas de gran actividad sísmica: Caribe, Pacífico, Norteamérica, Rivera y Cocos. Tan sólo en el transcurso del año 2020, el Servicio Sismológico Nacional reportó 3,065 sismos con una magnitud mayor a 4.0. Esta alta actividad afecta edificios localizados en ciudades cercanas a la región donde hacen contacto las placas, pero también a edificaciones en lugares distantes de los epicentros. De hecho, los daños provocados en las ciudades mexicanas por los sismos representan un efecto negativo en la tasa de crecimiento económico; por ejemplo, el sismo del 19 de septiembre del 2017 representó una afectación por hasta –0.3% del PIB (Femat y Salazar, 2017). Aunque se han logrado destacados avances en sismología, ingeniería sísmica y gestión de riesgo, la amenaza sísmica es un tema complejo que subraya la importancia de reducir la vulnerabilidad de las edificaciones ante la ocurrencia de estos fenómenos para salvaguardar a los ocupantes y reducir las pérdidas económicas.

Con este panorama, algunos de los esfuerzos deben estar encaminados a establecer criterios mínimos para el diseño sísmico de edificaciones; esto ya había sido identificado anteriormente por algunas iniciativas:

  • El Código de Edificación de Vivienda se publicó en 2006 en atención a la Ley de Vivienda expedida ese mismo año (actualmente en su tercera edición; Conavi, 2017). Se trata de un documento que provee a los gobiernos locales una especificación sobre los ordenamientos que rigen la edificación. Específicamente, en el capítulo 12 se establecen los criterios para la definición de las demandas sísmicas, pero no ha logrado el impulso y la penetración que se requiere en el campo de la práctica.
  • El Capítulo de Diseño por Sismo del Manual de Obras Civiles de la Comisión Federal de Electricidad (CFE, 2015). Pese a que es un manual y carece de obligatoriedad (no es un reglamento), es uno de los documentos técnicos más referenciados y de amplia aceptación, puesto que cubre todo el país y se actualiza constantemente. Este documento está destinado al diseño de la infraestructura eléctrica, por lo que en ocasiones se complica la generalización de los criterios a otros casos prácticos.
  • La norma mexicana NMX-R-079-SCFI-2015 para la seguridad estructural de la infraestructura física educativa, que señala los criterios para el diseño de escuelas (Inifed, 2015) y que está basada en el manual de la CFE. Es ya una referencia en el diseño y análisis de escuelas públicas del país.
  • El mapa del Global Seismic Hazard Assessment Program (GZP, 1999), que fue una iniciativa del Programa Internacional de la Litosfera (ILP, por su nombre en inglés) con el apoyo del Consejo Internacional de Uniones Científicas (ICSU), en el marco del Decenio Internacional de las Naciones Unidas para la Reducción de Desastres Naturales (ONU/DIRDN). Éste fue usado por la Guía de diseño sísmico de edificaciones de mampostería confinada de baja altura del Instituto de Investigación en Ingeniería Sísmica de Estados Unidos (Meli et al. 2011), y funciona como un manual de diseño sísmico de estructuras de mampostería para vivienda, de alcance internacional. El objetivo principal era utilizar un mapa de amenaza sísmica global de una manera armonizada y coordinada regionalmente, que incluía demandas de aceleración para México.

¿Por qué tendría que ser un código modelo?

Desde un punto de vista legal, en México no sería posible contar con un reglamento nacional impuesto por la federación, puesto que la interpretación del artículo 115 de la Constitución establece que los estados adoptarán su organización política y administrativa del municipio libre, y que éste está facultado para otorgar las licencias y permisos de construcciones. Asimismo, el artículo 27 establece que el municipio expedirá los reglamentos y disposiciones administrativas que fueren necesarios. Puesto que en el país hay 2,467 municipios, se requeriría una cantidad equivalente de reglamentos para el diseño sísmico. En el año 2002 sólo existían 13 reglamentos estatales y 27 reglamentos municipales, según un estudio realizado por el Centro Nacional para la Prevención de Desastres y la Secretaría de Desarrollo Social (Cenapred, 2019). De ellos, el 45% no contenía criterios mínimos para el diseño sísmico.

Ante la carencia de una normativa local, es común que en la práctica se recurra a manuales para suplir o determinar los criterios de diseño y las demandas sísmicas locales. Sin embargo, los documentos disponibles están dirigidos a otras regiones o a infraestructura  educativa, eléctrica u otros, que no necesariamente son aplicables para el análisis y diseño sísmico de las edificaciones locales, como ya se ha comentado. Por otro lado, en algunas regiones del país es común usar la normatividad de Estados Unidos mezclada con requisitos y especificaciones locales, lo cual representa una combinación incierta, puesto que varios conceptos no son compatibles o equivalentes.

En otros países, que están conformados también en una federación, el aparente obstáculo legal se ha afrontado y resuelto mediante un trabajo consensuado entre los involucrados. El consenso ha sido la clave para la aceptación generalizada de los códigos de diseño. Los especialistas han formado comités en asociaciones civiles para publicar manuales técnicos competitivos que después son aceptados en la práctica y solicitados por los proyectos y concursos para realizar edificaciones. En este proceso, la autoridad respalda los manuales hasta que se adoptan como estándares, códigos o reglamentos. Algunos ejemplos de éxito de esta tendencia y consenso son el Eurocódigo y varios manuales del AISC (Instituto Estadounidense de Construcción en Acero), el ACI (Instituto Estadounidense del Concreto) y la ASCE (Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles).

Quizás el ejemplo de consenso mayor es el Eurocódigo, que ha logrado agrupar los intereses de distintos países en una región del mundo. De manera similar, actualmente existe una iniciativa para formular un Código Modelo de Diseño Sísmico para América Latina y el Caribe (Watt y Murillo, 2019), que es un desarrollo colaborativo entre países que comparten riesgos de amenaza sísmica y que reconocen los beneficios de una posible estandarización de la normatividad sísmica, esto es, un consenso.

Un documento que establezca los criterios de diseño no podría llevar el nombre de reglamento o de norma, puesto que no tendría (inicialmente) un carácter legal. Se trataría de una propuesta técnica que posteriormente podría adoptar cada uno de los gobiernos municipales, por lo que se ha llamado código modelo, como un conjunto de reglas o preceptos. El título del documento debe acotar el marco normativo hacia edificios y estructuras similares, con la intención de definir con claridad los alcances de aplicabilidad, y sobre todo ha de ser de fácil implementación. Es así como se concluyó que el documento debería llamarse Código Modelo Mexicano para el Diseño Sísmico de Edificaciones.

Un llamado al consenso

En la actualidad, un nutrido grupo de especialistas de todo el país desarrollan en forma independiente pero coordinada los capítulos del código modelo. Los capítulos del contenido han evolucionado a partir de mesas de trabajo conformadas por profesionales mexicanos en sismología, ingeniería civil, arquitectura, geofísica, práctica profesional, investigación y docencia con amplia trayectoria en ingeniería sísmica y análisis y diseño de edificaciones, y están abiertas para recibir comentarios y nuevos integrantes, a fin de conseguir el consenso.

Los ejes temáticos de los capítulos están identificados en 11 temas principales, que se enlistan a continuación y que se pueden consultar en www.smis.org.mx/codigomodelo:

  • Criterios de diseño. Establece los alcances, efectos, clasificación de estructuras, etcétera.
  • Información espacial del peligro sísmico. Establece, para ciertos periodos de retorno o tasas de excedencia, las demandas de aceleración y desplazamiento, espectros de diseño, microzonificación, etcétera.
  • Criterios de análisis. Establece los criterios para el análisis dinámico, estático, estático simplificado, análisis no lineales y metodologías alternativas de diseño.
  • Propiedades globales de diseño. Definición de los factores de reducción de fuerza global, requisitos generales para la capacidad de deformación, etcétera.
  • Parámetros de vulnerabilidad. Establece las condiciones de regularidad, tipos de irregularidad y sus penalizaciones en el contexto del análisis sísmico.
  • Uso de sistemas de control para la respuesta sísmica. Establece criterios para sistemas de disipación de energía y aislamiento sísmico.
  • Interacción suelo-estructura. Determinación de la respuesta conjunta al considerar la deformabilidad del suelo y acciones en la cimentación, cuestiones de modelado, etcétera.
  • Efectos de sitio. Caracterización y comportamiento dinámico del terreno, condiciones locales sobre aspectos geotécnicos y de amplificación.
  • Sistemas de piso y contenidos. Establece los criterios para calcular la aceleración absoluta a nivel de los entrepisos, revisión de contenidos, apéndices, fachadas, etcétera.
  • Rehabilitación y reestructuración. Establece los criterios para el análisis, diseño y revisión de edificios existentes y consideraciones para evaluar ante sismo estructuras dañadas.
  • Coordinación de anexos. Establece la vinculación con criterios adicionales mediante parámetros especiales como los establecidos localmente.

Con lo anterior en mente, el código modelo deberá incluir criterios para el diseño de estructuras simples de nivel básico, nivel intermedio para sistemas convencionales y criterios avanzados para el diseño sísmico de estructuras de alta complejidad técnica.

Con el propósito de conseguir el mayor consenso posible, el contenido del Código Modelo Mexicano para el Diseño Sísmico de Edificaciones se ha expuesto, discutido y revisado mediante mesas de trabajo en sesiones públicas, gratuitas y en línea a lo largo del año 2021. Además, se tiene previsto el desarrollo de sesiones de trabajo y consenso presenciales en el marco del XXIII Congreso Nacional de Ingeniería Sísmica, que se celebrará del 2 al 5 de febrero de 2022 en Juriquilla, Querétaro (www.smis.org.mx/cnis2022). Se eligió ese sitio por su posición geográfica, para favorecer la participación de asistentes de todo el país. Se pretende que la discusión se realice mediante mesas de debate abiertas entre los asistentes para conseguir el mayor consenso posible sobre el contenido del código modelo.

Sobre la formalización y edición del código modelo

Es necesario hacer un comentario sobre la formalización del código modelo, puesto que su adopción y publicación como reglamento corresponde a las autoridades de los gobiernos locales. Este esfuerzo no pretende imponer o sustituir leyes de construcción urbana o reglamentos de construcciones, sino complementar y modernizar los criterios actuales. Se espera que, con el paso del tiempo, el código modelo sea adoptado entre los requisitos técnicos de diseño locales publicados por las autoridades de cada municipio, estado, región o ciudad, ya sea por adopción directa o por referencia a él. Los alcances del código modelo se centran en el desarrollo del documento técnico, y paralelamente se realizan esfuerzos por difundir el esfuerzo entre los especialistas, autoridades gubernamentales y también a la sociedad. La estrategia más viable debe partir de la creación armónica del código modelo para concretar la modernización de la reglamentación del país y que cada municipio la adopte como una base de su reglamentación para diseño por sismo.

En resumen, el Código Modelo Mexicano para el Diseño Sísmico de Edificaciones recopilará y sintetizará información sismológica del país y especificará un conjunto de requisitos para el análisis y diseño de edificaciones ante demandas sísmicas. Es primordial que el documento tenga aplicación en todo el territorio mexicano y que pueda ser referido o adoptado por autoridades locales, con el propósito de garantizar un comportamiento estructural adecuado y la protección de la sociedad, a partir de los criterios mínimos y modernos para el diseño sísmico. La única forma de conseguir un proyecto así será mediante un consenso entre todos los involucrados en el diseño sísmico de edificaciones. El código modelo es un esfuerzo de los ingenieros por responder a un compromiso ético y moral con nuestra sociedad.

Referencias

Centro Nacional de Prevención de Desastres, Cenapred (2019). Atlas Nacional de Riesgos, Reglamentos de construcción nacional.

Comisión Nacional de Vivienda, Conavi (2017). Código de Edificación de Vivienda. 3ª ed. México: Secretaría de Desarrollo Agrario, Territorial y Urbano. Disponible en: www.gob.mx/conavi/documentos/codigo-de-edificacion-de-vivienda-3ra-edicion-2017. Consultado en julio de 2021.

Femat, J. C., y R. Salazar (2017). Impacto económico del sismo del 19 de septiembre. El economista. 21 de octubre de 2017. www.eleconomista.com.mx/empresas/Impacto-economico-del-sismo-del-19-de-septiembre-20171021-0003.html. Consultado en junio de 2021.

GFZ German Research Centre for Geosciences (1999). Global Seismic Hazard Program. Disponible en: www.gfz-potsdam.de/en/GSHAP/.

Instituto Nacional de la Infraestructura Física Educativa, en liquidación, Inifed (2015). NMX-R-079-SCFI-2015. Seguridad estructural de la infraestructura física educativa – Requisitos. Disponible en: www.gob.mx/inifed/documentos/nmx-r-079-scfi-2015-escuelas-seguridad-estructural-de-la-infraestructura-fisica-educativa-requisitos.

Meli, R., et al. (2011) Seismic design guide for low-rise confined masonry buildings. Oakland: Earthquake Engineering Research Institute. Disponible en: https://www.world-housing.net/wp-content/uploads/2011/08/ConfinedMasonryDesignGuide82011.pdf.

Watt, I., y M. Murillo (2019) Trabajo Subcomité Contenidos mínimos del Código Modelo de Diseño Sísmico para América Latina y el Caribe. Memorias del XII Congreso Chileno de Sismología e Ingeniería Sísmica.