¿Qué le pasa realmente a una estructura durante un terremoto? Desde afuera vemos que el edificio se mueve, que las lámparas oscilan y que algunos muros se agrietan. Pero por dentro ocurren fenómenos físicos muy precisos: fuerzas de inercia, vibraciones, amplificaciones, deformaciones y disipación de energía. Entenderlos ayuda a comprender por qué dos edificios vecinos pueden responder de forma tan distinta ante el mismo terremoto, y por qué la ingeniería insiste tanto en ciertos detalles.

En este artículo explicamos, paso a paso y en lenguaje sencillo, lo que vive una estructura cuando tiembla, qué la hace resistir o fallar y qué conviene revisar después. Lo escribimos desde la experiencia de INSTALCOM SAS, que desde 2004 diseña, fabrica y monta estructuras en Colombia, un país donde los terremotos son parte de la realidad.

1. El suelo se mueve y la estructura se resiste

Un terremoto es una liberación súbita de energía en una falla geológica. Esa energía viaja en forma de ondas que mueven el suelo hacia los lados, hacia arriba y hacia abajo. La cimentación se mueve con el suelo, pero la parte superior de la estructura, por su inercia, tiende a quedarse en su lugar. Es lo mismo que sentimos en un bus que frena de golpe: el cuerpo sigue hacia adelante.

Esa diferencia de movimiento entre la base y la parte alta genera fuerzas internas en columnas, vigas, muros y conexiones. Cuanto más pesada es la estructura, mayores son esas fuerzas. Por eso aligerar una estructura es una de las formas más eficaces de protegerla.

2. La estructura vibra a su propio ritmo

Cada estructura tiene una forma natural de vibrar, con un período propio: el tiempo que tarda en ir y volver en una oscilación. Las estructuras bajas y rígidas vibran rápido; las altas y flexibles, lento. El suelo también vibra con ciertos períodos predominantes. Cuando el período del suelo coincide con el de la estructura, el movimiento se amplifica, como un columpio al que se empuja en el momento justo. Esto se llama resonancia, y es una de las razones por las que algunos edificios sufren mucho más que otros en el mismo terremoto.

3. El suelo puede amplificar el movimiento

No todos los suelos transmiten el terremoto igual. La roca firme lo transmite con poca amplificación. Los suelos blandos, como arcillas o rellenos, pueden amplificar mucho el movimiento y prolongar su duración. En algunos casos, los suelos arenosos saturados pierden su resistencia y se comportan como un líquido, fenómeno llamado licuación, que hunde o inclina las estructuras. Por eso dos edificios idénticos en sitios con suelos diferentes pueden responder de manera muy distinta.

4. La estructura se deforma y disipa energía

Ante un terremoto fuerte, las estructuras no se diseñan para quedar intactas, sino para deformarse de manera controlada sin colapsar. Cuando un elemento se deforma más allá de su límite elástico, absorbe y disipa parte de la energía del terremoto. Esa capacidad se llama ductilidad. El acero es naturalmente dúctil; el concreto reforzado lo es si tiene los estribos y el confinamiento adecuados. Una estructura dúctil se daña, pero no colapsa, y da tiempo para salir.

5. Las fuerzas buscan el camino hacia el suelo

Las fuerzas que genera el terremoto deben viajar desde cada parte de la estructura hasta la cimentación. Si ese camino tiene interrupciones o puntos débiles, el daño se concentra allí. Por eso son tan importantes las conexiones, los nudos, los diafragmas (las losas que reparten las fuerzas entre los elementos) y la cimentación. Una estructura puede tener columnas muy fuertes, pero si sus uniones fallan, no sirve de nada.

Segundo a segundo: la secuencia de un terremoto

Los primeros segundos

Las primeras ondas en llegar son las más rápidas, que comprimen y estiran el suelo en la dirección en que viajan. Suelen sentirse como un golpe o una sacudida vertical. Para la estructura, todavía son relativamente suaves, pero anuncian lo que viene.

El movimiento fuerte

Luego llegan las ondas que mueven el suelo de lado a lado, más lentas y de mayor amplitud. Es el momento más exigente: la estructura oscila, las fuerzas de inercia alcanzan sus valores máximos y los elementos más débiles empiezan a mostrar daños. En un terremoto fuerte, esta fase puede durar varios segundos, suficientes para someter la estructura a decenas de ciclos de carga en direcciones alternas.

El final del movimiento

Cuando el suelo se calma, la estructura sigue vibrando un momento, cada vez menos, hasta detenerse. Si los elementos fluyeron, quedan deformaciones permanentes: una ligera inclinación, fisuras abiertas o elementos doblados. Esos daños residuales son los que se evalúan después.

Las réplicas

Después de un terremoto importante suelen venir réplicas durante días o semanas. Una estructura dañada puede colapsar con una réplica menor que el evento principal, porque ya perdió parte de su capacidad. Por eso es tan importante no volver a ocupar una edificación dañada antes de una revisión.

Lo que vive una estructura durante un terremoto según su tipo

Casas de uno o dos pisos

Son bajas y rígidas, por lo que vibran rápido. Su mayor riesgo está en la mampostería sin refuerzo ni confinamiento, en las cubiertas pesadas mal amarradas y en las construcciones informales. Una casa con muros confinados por columnas y vigas de amarre se comporta mucho mejor.

Edificios de altura media

Pueden tener períodos parecidos a los de algunos suelos, lo que los expone a la resonancia. Sus puntos críticos son los pisos blandos, las columnas cortas, los nudos y la regularidad de la planta.

Edificios altos

Vibran lento y, en suelos firmes, reciben aceleraciones moderadas. En suelos blandos que amplifican los períodos largos, pueden sufrir más. Sus desplazamientos son grandes, por lo que los elementos no estructurales necesitan especial atención.

Naves industriales

Suelen ser estructuras metálicas livianas con grandes luces. Su riesgo está en las conexiones, en los arriostramientos de cubierta y en los equipos y estanterías que pueden volcarse.

Torres y estructuras esbeltas

Las torres de telecomunicaciones sobre el terreno suelen resistir bien un terremoto, porque son livianas y diseñadas para vientos fuertes. Las que están sobre edificaciones reciben un movimiento amplificado por el edificio y requieren un análisis específico. Ver más en el artículo sobre torres de telecomunicaciones.

Lecciones de los terremotos en Colombia

El terremoto de Popayán en 1983 mostró la vulnerabilidad de las construcciones antiguas de mampostería y llevó al primer código sismorresistente del país en 1984. El terremoto del Eje Cafetero en 1999 afectó gravemente a Armenia y Pereira, y dejó lecciones sobre la calidad de la construcción, la supervisión técnica y las viviendas informales. Cada evento ha reforzado una idea: la mayoría de las muertes en un terremoto no las causa el movimiento del suelo, sino el colapso de las estructuras. Y casi todas esas estructuras pudieron haberse diseñado y construido mejor.

Qué puede hacer cada persona

• Conocer el tipo de estructura en la que vive o trabaja, y si cumple la norma.
• No hacer modificaciones estructurales sin diseño ni licencia.
• Anclar muebles altos, tanques, equipos y objetos pesados.
• Identificar las zonas seguras y las rutas de evacuación.
• Después del terremoto, salir con calma, no usar ascensores y no volver a entrar hasta que la estructura se revise.

La energía del terremoto: a dónde se va

Una forma útil de entender lo que vive una estructura durante un terremoto es pensar en la energía. El sismo introduce energía en la estructura a través de la cimentación. Esa energía tiene que ir a algún lado. Una parte se convierte en movimiento, otra se disipa por la fricción interna de los materiales y de las uniones, y otra, en los sismos fuertes, se disipa mediante deformaciones permanentes en los elementos diseñados para ello. Si la estructura no tiene forma de disipar esa energía de manera controlada, la disipa rompiéndose.

Por eso la ingeniería moderna diseña «fusibles»: zonas de la estructura, como los extremos de las vigas o ciertos tramos de los arriostramientos, que se deforman y absorben energía, protegiendo a las columnas y a las conexiones. En las estructuras más avanzadas se instalan además disipadores, dispositivos que absorben energía como los amortiguadores de un vehículo, y aisladores de base, que reducen la energía que entra a la estructura.

El papel de la cimentación

La cimentación es el punto de entrada del terremoto a la estructura y el punto de salida de todas las fuerzas hacia el suelo. Debe resistir esfuerzos de compresión, tensión, cortante y volteo que cambian de dirección varias veces por segundo. Una cimentación sin vigas de amarre puede permitir que las zapatas se muevan de forma independiente; una cimentación sobre un suelo que se licúa puede hundirse o inclinarse. Por eso el estudio de suelos y el diseño de la cimentación son parte fundamental de la protección sísmica, aunque nadie los vea.

Una prueba que no avisa

A diferencia del viento o de las cargas de uso, que se pueden medir y anticipar, un terremoto llega sin aviso y dura apenas segundos. No hay tiempo para reforzar nada en ese momento. Todo lo que protegerá a las personas tiene que estar hecho antes: el diseño, los detalles, la calidad de los materiales, la construcción y el mantenimiento. Esa es la razón por la que la ingeniería insiste en hacer bien cada etapa, incluso cuando parece que nada va a pasar.

Por qué dos edificios vecinos responden distinto

Es una de las imágenes más desconcertantes después de un terremoto: un edificio colapsado junto a otro casi intacto. Las razones suelen combinar varios factores:

• Diferente período de vibración: uno entra en resonancia con el suelo y el otro no.
• Diferente configuración: uno es regular y simétrico; el otro tiene un primer piso abierto, una forma irregular o cambios bruscos de rigidez.
• Diferente época de construcción: uno se construyó con normas actuales y el otro antes de ellas.
• Diferente calidad: refuerzo, concreto, soldaduras y supervisión.
• Modificaciones: pisos agregados, muros retirados o cargas nuevas en uno de ellos.
• Golpeteo: edificios muy juntos que chocan entre sí durante el movimiento.
• Diferencias en el suelo: incluso en distancias cortas.

Los puntos donde se concentra el daño

Pisos blandos

Cuando un piso es mucho más flexible o débil que los demás, por ejemplo un primer piso abierto para parqueaderos o locales, las deformaciones se concentran allí y puede colapsar, dejando caer los pisos superiores.

Columnas cortas

Cuando un muro parcial reduce la altura libre de una columna, esta se vuelve muy rígida y recibe un cortante mucho mayor del previsto. Es una causa frecuente de fallas frágiles.

Nudos y conexiones

En el concreto, los nudos entre vigas y columnas sin refuerzo adecuado se desintegran. En el acero, las conexiones soldadas con defectos pueden fracturarse. Profundizamos en el tema en el artículo sobre conexiones en estructuras metálicas.

Esquinas y formas irregulares

Las estructuras en L, T o U tienden a girar durante el terremoto, lo que concentra esfuerzos en las esquinas y en los elementos más alejados del centro de rigidez.

Elementos no estructurales

Muros divisorios, fachadas, cielos rasos, tanques y equipos que no están bien anclados se caen y causan heridos, aunque la estructura principal resista.

Las estructuras metálicas durante el terremoto

Una estructura metálica se comporta, en general, de manera favorable: es liviana, por lo que recibe fuerzas menores, y es dúctil, por lo que puede deformarse sin romperse. Sus riesgos están en las conexiones, en el pandeo de elementos esbeltos y en los desplazamientos excesivos de los sistemas muy flexibles. En las torres de telecomunicaciones y en los pórticos viales, el viento suele controlar el diseño, pero el terremoto es importante cuando la estructura está sobre un edificio o soporta equipos pesados en la parte alta. Ver más en el artículo sobre el comportamiento sísmico del acero y el concreto.

Qué revisar después de un terremoto

Después de un terremoto fuerte, toda estructura debe revisarse antes de volver a usarla con normalidad. Algunas señales que exigen atención inmediata:

• Fisuras inclinadas o en forma de X en columnas, vigas o muros.
• Concreto desprendido que deja ver el refuerzo.
• Inclinación visible de la estructura o de alguno de sus elementos.
• Puertas y ventanas que se trabaron.
• Elementos metálicos doblados, pandeados o con fisuras en las soldaduras.
• Pernos rotos o deformados en las conexiones y en las placas base.
• Hundimientos o grietas en el suelo alrededor de la cimentación.

Ante cualquiera de estas señales, lo prudente es no ocupar la estructura hasta que un ingeniero la revise. Puede leer más en el artículo sobre fallas estructurales y en el de evaluación estructural.

Qué hace la ingeniería para proteger las estructuras

La ingeniería sismorresistente combina varias estrategias: reducir la masa, dar a la estructura una configuración regular, asegurar la ductilidad con buenos detalles, proteger las conexiones, considerar el efecto del suelo y, en estructuras críticas, usar aisladores de base o disipadores de energía. En Colombia, estos criterios están recogidos en el Reglamento NSR-10, cuyos documentos pueden consultarse a través del Ministerio de Vivienda. Ver más en el artículo de ingeniería sismorresistente.

Glosario

• Inercia: tendencia de un cuerpo a mantener su estado de movimiento.
• Período: tiempo que tarda una estructura en completar una oscilación.
• Resonancia: amplificación del movimiento cuando coinciden los períodos del suelo y de la estructura.
• Ductilidad: capacidad de deformarse sin perder resistencia.
• Diafragma: losa o sistema horizontal que reparte las fuerzas entre los elementos verticales.
• Licuación: pérdida de resistencia del suelo saturado durante un terremoto.

Preguntas frecuentes

¿Las estructuras altas son más peligrosas en un terremoto?

No necesariamente. Su respuesta depende del suelo y del diseño. En algunos suelos, las estructuras bajas y rígidas sufren más.

¿Una estructura sin daños visibles está bien después de un terremoto?

Probablemente, pero algunos daños no son visibles, sobre todo en conexiones y cimentaciones. Conviene una inspección.

¿Cuánto dura el movimiento fuerte de un terremoto?

Generalmente segundos, aunque en suelos blandos puede prolongarse. Es suficiente para someter la estructura a muchos ciclos de carga.

¿Por qué algunas estructuras colapsan horas después del terremoto?

Porque quedaron muy debilitadas y una réplica, el peso propio o la acumulación de daños terminan de vencerlas. Por eso no se debe volver a entrar a una estructura dañada sin revisión.

¿Una estructura metálica puede quedar inclinada después de un sismo fuerte?

Sí, si algunos elementos fluyeron o si la cimentación se movió. Una inclinación visible exige una evaluación antes de seguir usándola.

Por qué INSTALCOM SAS

Diseñamos y fabricamos estructuras metálicas con criterios sismorresistentes, conexiones calificadas y control de calidad bajo un sistema certificado en ISO 9001. Conozca nuestro servicio de estructuras metálicas.

Conclusión

Una estructura durante un terremoto vive una prueba intensa: se resiste al movimiento, vibra, se deforma y transmite fuerzas enormes hacia el suelo. Las que resisten no son las más pesadas, sino las mejor diseñadas, detalladas y construidas. Si quiere conocer cómo respondería su estructura, escríbanos.