¿Puede la casa prefabricada resistir terremotos de magnitud 8?

Cómo los códigos sísmicos determinan la resistencia de las casas prefabricadas

Requisitos del IBC y la ASCE 7 para zonas de alta sismicidad (SDC D–F)

Los más recientes códigos sísmicos para edificios, como el IBC y el ASCE 7, establecen normas bastante estrictas para las construcciones prefabricadas en regiones propensas a terremotos. Los edificios que se clasifican en las Categorías de Diseño Sísmico D a F deben soportar fuerzas laterales entre 1,5 y 2 veces superiores a las exigidas en zonas con menor riesgo. Esto significa que los equipos de construcción deben reforzar todas las uniones entre componentes, crear trayectorias continuas para la transmisión de cargas a lo largo de toda la estructura y utilizar materiales capaces de deformarse sin romperse. Según la norma ASCE 7-22, las estructuras ubicadas en sitios de la Categoría de Diseño Sísmico F deben cumplir coeficientes de cortante basal comprendidos entre 0,5g y 1,0g, lo que explica por qué muchos ingenieros incorporan actualmente sistemas de arriostramiento de acero o pórticos resistentes a momentos en sus diseños. El objetivo fundamental es permitir que estas unidades prefabricadas absorban la energía sísmica mediante una flexión controlada, en lugar de sufrir una falla súbita. Esto se comprobó en la práctica durante el potente terremoto chileno de 2010, de magnitud 8,8 en la escala Richter. Los edificios modulares que cumplieron con las normas actualizadas presentaron un daño total inferior al 10 %, lo que demuestra cuán efectivos son realmente estos requisitos modernos cuando se aplican correctamente.

Por qué los diseños modernos de viviendas prefabricadas suelen superar los mínimos exigidos por el código

Los principales fabricantes superan sistemáticamente los requisitos sísmicos básicos, no solo para cumplir con la normativa, sino también para mejorar la resiliencia, reducir el riesgo a lo largo del ciclo de vida y reforzar su posicionamiento en el mercado. Tres factores interrelacionados impulsan esta tendencia:

• Incentivos de Seguros : Los proyectos que demuestran un 25 % por encima de los mínimos establecidos por el Código Internacional de Construcción (IBC) califican para reducciones de prima de hasta el 30 %, según la guía FEMA P-2078 (2023).
• Durabilidad de la cadena de suministro : Las paredes resistentes redundantes y las anclajes robustos a la cimentación minimizan las reformas posteriores al evento, preservando la capacidad de producción en fábrica y los plazos de entrega.
• Diseño basado en el desempeño : La modelización avanzada permite una optimización precisa de la distribución de cargas y del detalle de las uniones, reduciendo el consumo de materiales al tiempo que amplía los márgenes de seguridad. Como resultado, las viviendas prefabricadas en Japón alcanzan actualmente, de forma habitual, el 150 % de los límites de desplazamiento exigidos por el código, lo que facilita su reocupación rápida tras eventos sísmicos importantes.

Sistemas estructurales clave que permiten el desempeño de las viviendas prefabricadas ante sismos de magnitud 8

Estructura de acero, continuidad del diafragma y trayectorias de carga redundantes

El rendimiento de alta resistencia sísmica en las viviendas prefabricadas depende de tres sistemas principales que funcionan conjuntamente: el entramado de acero, los diafragmas continuos y esas vías redundantes de transmisión de cargas de las que tanto se habla. Los entramados de acero poseen una flexibilidad inherente que les permite soportar sacudidas bastante intensas. De hecho, pueden experimentar una deriva interplanta de aproximadamente un 3 % sin colapsar durante terremotos importantes. Luego están los diafragmas continuos, que básicamente convierten los pisos y techos en grandes superficies planas. Estas superficies distribuyen las fuerzas generadas por la sacudida, evitando que ningún punto concreto soporte tensiones excesivas. Y no debemos olvidar esas vías redundantes de transmisión de cargas: en esencia, crean rutas alternativas por las que las fuerzas pueden discurrir a través de la estructura. Si algún elemento se rompe o cede, las partes adyacentes asumen su función. En ensayos comparativos frente a entramados tradicionales de madera, estos sistemas presentan un rendimiento aproximadamente un 40 % superior en cuanto al desplazamiento que experimentan durante los sismos, incluso ante esos desfavorables pulsos cercanos a la falla originados por terremotos de magnitud 8. Además, al fabricarse íntegramente en fábrica y no in situ, la variabilidad de la calidad es mucho menor. Ya no hay que preocuparse por inconsistencias en la ejecución derivadas de distintos equipos de trabajo o de problemas climáticos durante la construcción.

Detallado avanzado de conexiones: pernos, soldaduras y uniones resistentes a momentos

La forma en que se diseñan las conexiones desempeña un papel fundamental en la capacidad de los edificios prefabricados para resistir terremotos. Los pernos de alta resistencia combinados con arandelas Belleville ayudan a mantener todos los elementos firmemente conectados, incluso tras múltiples sismos. Las uniones de acero soldadas de extremo a extremo reducen el riesgo de que aparezcan grietas repentinas cuando se acumula tensión. Los marcos resistentes a momentos (MRF, por sus siglas en inglés) cuentan con uniones diseñadas específicamente para este fin, que suelen incluir componentes que ceden intencionalmente durante los eventos sísmicos. Estas uniones especiales absorben la energía sísmica flexionándose de manera controlada, en lugar de fracturarse por completo. Los protocolos de ensayo exigen que estas conexiones resistan más de veinte ciclos con una deriva interplanta de aproximadamente el 2,5 %. Asimismo, lo ocurrido durante el gran terremoto chileno de 2010 ofrece una prueba práctica al respecto: los edificios construidos con estas técnicas avanzadas de conexión presentaron tan solo el 15 % de fallos en las uniones comparados con construcciones convencionales cercanas. Un buen diseño de conexiones transforma estructuras rígidas, que de otro modo se opondrían a las fuerzas sísmicas, en sistemas capaces de moverse junto con ellas, evitando así su colapso bajo presión.

Evidencia del mundo real: qué revelan los estudios de campo posteriores al sismo M8 sobre la supervivencia de las viviendas prefabricadas

Estudios de caso de unidades de viviendas prefabricadas intactas frente a fallidas en Japón y Chile

Analizar lo que ocurre sobre el terreno tras grandes terremotos de magnitud superior a 8 muestra cuánto importa el diseño estructural cuando están en juego vidas humanas. Tomemos, por ejemplo, el gran terremoto de Chile en 2010 (magnitud 8,8): los edificios de acero construidos con trayectorias de carga adecuadas presentaron menos del 18 % de fallos en total. Sin embargo, los edificios con conexiones deficientes o diafragmas rotos colapsaron hasta tres veces más frecuentemente. La misma historia se repitió en Japón durante el masivo terremoto de Tohoku en 2011 (magnitud 9,0): los edificios con uniones resistentes siguieron funcionando correctamente, mientras que aquellos con soldaduras débiles sufrieron colapsos parciales. ¿Qué marcó toda la diferencia? La capacidad de estas estructuras para absorber y disipar la energía durante la sacudida. Las edificaciones construidas con materiales flexibles y uniones diseñadas para soportar esfuerzos resistieron significativamente mejor que sus contrapartes rígidas en ambos desastres.

Patrones de daños no estructurales y su impacto en la reanudación de la ocupación

La capacidad de recuperación tras desastres depende tanto del buen desempeño de los elementos no estructurales como de la estabilidad de los edificios. El análisis de datos de viviendas prefabricadas tras terremotos de magnitud 8 revela algo interesante: aproximadamente el 70 % de las casas declaradas temporalmente inhabitables no presentaban problemas estructurales graves. ¿Qué las hacía inseguras? Principalmente elementos como tabiques que se desplazaban de su posición (unos 42 casos), líneas de servicios dañadas que atravesaban los muros (observadas en cerca de un tercio de los casos) y muebles que caían de las estanterías (alrededor de 25 incidentes). Cuando los constructores incorporaban esos sistemas especiales de anclaje antisísmico para tuberías, conductos de ventilación, rejillas de techos e incluso armarios empotrados, las personas podían regresar a sus hogares un 65 % más rápido de lo habitual. Realmente tiene sentido: prestar la debida atención a todos esos pequeños sistemas ubicados detrás de los muros reduce, en ocasiones, el tiempo de espera tras los sismos en casi un mes. En lugar de limitarse simplemente al cumplimiento de los requisitos mínimos establecidos en los códigos, este enfoque transforma edificios ordinarios, aunque normativos, en espacios a los que las personas pueden volver a llamar hogar en cuestión de días, y no de semanas.