Por Ing. Héctor G. Manya — Ingeniero Mecánico, Máster en Gestión de la Promoción y Explotación de Infraestructuras, especialidad Grandes Proyectos de Edificación (Universidad Alfonso X el Sabio, Madrid).
En ciudades densas como Quito, es común ver edificios construidos prácticamente pegados unos a otros, compartiendo o casi compartiendo el lindero de propiedad. Es una condición urbana normal — pero en un sismo, esa cercanía puede convertirse en un mecanismo de daño que no existiría si los edificios estuvieran separados: el efecto de martilleo, o pounding.
Qué es exactamente
Cada edificio, durante un sismo, oscila lateralmente con un período propio que depende de su altura, su masa y su rigidez. Dos edificios adyacentes —incluso si son similares en apariencia— casi nunca tienen exactamente el mismo período de vibración, porque rara vez tienen exactamente la misma altura, la misma distribución de masa o el mismo sistema estructural. Eso significa que, durante el sismo, oscilan de forma distinta: se mueven hacia el lindero compartido en momentos distintos, con amplitudes distintas.
Cuando la separación entre ambos edificios es insuficiente para acomodar esos desplazamientos —o directamente no existe, porque se construyeron pared con pared—, las estructuras chocan entre sí en cada ciclo de oscilación. Ese impacto repetido es el efecto de martilleo: golpes estructurales que ninguno de los dos edificios fue diseñado para resistir, porque el diseño sismorresistente de cada uno se calculó de forma independiente, asumiendo que la estructura se movería libremente.
El cálculo detrás del problema: por qué dos edificios nunca vibran igual
El período fundamental de vibración de un edificio —el tiempo que tarda en completar un ciclo de oscilación lateral libre— se puede estimar con la fórmula empírica que usan las normas sismorresistentes (NEC-SE-DS incluida, siguiendo el mismo método que ASCE 7): T = Ct · hn^x.
Donde T es el período fundamental en segundos, hn es la altura total del edificio en metros, y Ct y x son coeficientes que dependen del sistema estructural:
- Pórticos especiales de hormigón armado sin muros estructurales: Ct ≈ 0,047, x = 0,9
- Pórticos especiales de acero: Ct ≈ 0,072, x = 0,8
- Estructuras con muros estructurales o mampostería estructural: Ct ≈ 0,049, x = 0,75
Apliquemos esto a un caso real de dos edificios colindantes en pórticos de hormigón armado, uno de 8 pisos (hn = 24 m) junto a uno de 5 pisos (hn = 15 m):
T₁ = 0,047 × 24^0,9 ≈ 0,047 × 17,8 ≈ 0,84 s
T₂ = 0,047 × 15^0,9 ≈ 0,047 × 11,4 ≈ 0,54 s
La diferencia entre 0,84 s y 0,54 s no es un detalle menor: significa que, durante el mismo sismo, el edificio más alto completa un ciclo de oscilación cada 0,84 segundos, mientras el más bajo lo hace cada 0,54 segundos. En cualquier instante dado, uno puede estar desplazándose hacia el lindero compartido mientras el otro se aleja — y en otros instantes, ambos se mueven hacia el lindero al mismo tiempo, sumando sus desplazamientos en el punto de contacto. Esa falta de sincronía, cuantificable con una fórmula tan simple como esta, es la raíz matemática del efecto de martilleo: dos períodos distintos garantizan, tarde o temprano dentro de la duración del sismo, un instante de desfase máximo entre ambas estructuras.
Por qué es especialmente peligroso
El daño por martilleo no se limita a fisuras superficiales en el punto de contacto. Cuando los edificios tienen alturas de piso distintas —una condición muy común entre construcciones de épocas diferentes—, la losa de uno puede golpear directamente a media altura de una columna del edificio vecino, en vez de nudo contra nudo. Ese es uno de los escenarios más severos: la columna recibe un impacto lateral concentrado en un punto para el que no tiene refuerzo transversal reforzado, y puede fallar por corte de forma frágil y súbita — el mismo tipo de falla, sin aviso previo, que describí al hablar del efecto de columna corta.
Además, el impacto repetido introduce fuerzas de corte adicionales no contempladas en el diseño sismorresistente original de ninguno de los dos edificios, y puede alterar la respuesta dinámica de ambas estructuras de forma impredecible — un edificio más rígido puede transmitirle al vecino más flexible una aceleración mayor a la que este último fue diseñado para resistir, amplificando el daño en la estructura que, individualmente, era la más vulnerable de las dos.
Lo que exige la norma
La NEC-SE-DS dedica el capítulo 5.1 —»Separación entre estructuras adyacentes»— a este problema, estructurado en tres partes: 5.1.1 separación dentro de la misma estructura (juntas internas de dilatación en edificios muy alargados o irregulares), 5.1.2 separación entre estructuras adyacentes propiamente dicha, y 5.1.3 el establecimiento de las separaciones mínimas exigidas. El principio detrás de la norma es el mismo que demuestra el cálculo anterior: la separación mínima entre dos edificios debe ser suficiente para acomodar los desplazamientos laterales máximos esperados de cada estructura durante el sismo de diseño, de modo que, aun oscilando simultáneamente hacia el lindero compartido, no lleguen a tocarse.
El criterio general —usado de forma equivalente en varias normas sismorresistentes de la región, y que ilustra bien la lógica detrás de 5.1.3— combina los desplazamientos máximos inelásticos de cada estructura (ΔM1 y ΔM2) para obtener la separación mínima requerida, típicamente por suma directa (Δmín ≥ ΔM1 + ΔM2, el criterio más conservador) o por combinación raíz-cuadrada-de-la-suma-de-cuadrados (Δmín ≥ √(ΔM1² + ΔM2²), menos conservador pero también reconocido en la literatura de ingeniería sismorresistente). En ambos casos, el punto de partida es el mismo: no se define un valor de junta arbitrario, sino uno derivado del cálculo estructural real de ambos edificios.
En la práctica, esto rara vez se resuelve solo: es una junta constructiva que debe definirse en el diseño estructural de cada edificio, considerando no solo su propio desplazamiento calculado, sino —cuando es posible obtener esa información— el del edificio vecino, especialmente en la etapa de diseño de un edificio nuevo que va a levantarse junto a uno existente.
Cómo se previene y qué hacer cuando ya existe el riesgo
- En diseño de un edificio nuevo, calcular la junta de separación sísmica a partir del desplazamiento lateral máximo esperado, no de un valor arbitrario de proyecto — y verificarla contra la altura de piso del edificio vecino cuando ese dato esté disponible, para evitar el escenario de losa contra columna.
- Cuando la separación física no es viable —lotes urbanos muy angostos, normativa municipal que exige construir en el lindero—, existen soluciones de ingeniería específicas, como el uso de amortiguadores o elementos de conexión estructural diseñados deliberadamente para acoplar el comportamiento de ambos edificios en vez de dejarlos chocar sin control, aunque son soluciones que requieren un análisis conjunto de ambas estructuras.
- En edificaciones existentes construidas sin junta sísmica, una evaluación de vulnerabilidad puede estimar el riesgo de martilleo comparando los períodos y desplazamientos esperados de ambas estructuras, e identificar si existe el escenario más severo de losa contra columna a media altura.
- Al diseñar una ampliación o un edificio nuevo junto a una construcción existente, verificar la altura de entrepiso de la estructura vecina debería ser un paso estándar del levantamiento previo — no un dato que se descubre después de que la obra ya definió sus niveles.
La lección
El efecto de martilleo es un buen recordatorio de que un edificio nunca termina de diseñarse sismorresistente mirándolo de forma aislada. Dos estructuras individualmente bien calculadas pueden dañarse mutuamente si nadie consideró cómo se comportan juntas — y en un entorno urbano tan denso como el de nuestras ciudades, esa conversación entre estructuras vecinas debería ser parte del diseño desde el primer día, no una corrección posterior al primer sismo que revele el problema.