Els edificis recolzats en parets de càrrega i el sisme

L’estructura, esquelet de l’edifici, té un paper rellevant en l’espai arquitectònic, alhora que sustenta, i transmet totes les càrregues de l’edifici al terreny. Un clar exemple és el sistema estructural de parets de càrrega, sistema extensament emprat fins a mitjans del segle passat, que configurava el disseny de l’edifici i distribuïa les càrregues extraordinàriament repartides en la fonamentació.

Actualment els murs portants encara configuren la majoria de la nostra trama urbana i rural. Aquest model funciona sobretot isostàticament, on les biguetes descansen directament sobre murs, i els nusos adquireixen un reduït grau hiperestàtic (menor de 0,30), només produït pel propi pes de la paret superior en cas d’existir.

A l’article “La verificació d’estructures de paret de càrrega sense cadena perimetral” de L’Informatiu al desembre del 2.015 s’explica el seu funcionament. Aquestes estructures al no localitzar lligat a la mateixa alçada del sostre, reparteixen principalment càrrega i redueixen la transmissió de moments a la fàbrica de maó, però a la vegada també minven la seva resistència davant les càrregues horitzontal, i en especials les de sisme, per manca de lligat del conjunt.

Per la diagnosi d’edificis de parets de càrrega, una lectura molt interessant és la del manual “Recomanacions per al reconeixement, la diagnosi i la teràpia d’estructures de fàbrica de maó”, realitzat a l’ITEC per Josep Mª Genescà Ramon i Joan Ramon Rosell i Amigó. Aquest treball però, no contempla les patologies provinents dels esforços horitzontals, tal i com el propi document indica, ja que aquestes sol·licitacions són complicades i difícils de valorar.

Tot i la dificultat de verificació de la resistència d’aquestes estructures en front el sisme, hi ha uns certs criteris bàsics a contemplar, que ajuden a comprendre el seu funcionament estructural. Aquests depenen bàsicament de la forma arquitectònica i estructural de l’edifici, i ajuden al tècnic a saber quins casos són més òptims i quins disposaran de més conflictes.

Per aquesta raó s’ha estructurat el sistema de parets de càrrega en tipologies que garanteixen una millor resistència davant les accions horitzontal, que moltes vegades s’havia realitzat per tradició, sense tenir en compte que són fonamentals pel seu adequat funcionament estructural.

Tipologies fonamentals funcionals de murs de càrrega

Tot seguit s’enumeren les tipologies de murs portants més essencials davant la resistència a accions horitzontals:

[table id=15 /]

Els inicis de càlcul al sisme a Espanya

La norma antisísmica va ser una de les més tardanes en implantar-se. La primera normativa sobre càrregues va ser gairebé nul·la en la consideració sísmica en edificis convencionals. Així que no va ser fins l’aparició de la Norma PGS-1 (1.968) i la posterior PGS-1 (1.974), que es va exigir la consideració sísmica en la construcció de tots els edificis, incloent els de fàbrica de maó. Tot i així, moltes vegades en les construccions tradicionals s’ignorava els requeriments d’aquestes normes. A l’actualitat, la norma d’obligat compliment és la NCSE-02.

Les consideracions de les ordenances antisísmiques

No va ser fins l’any 1.968 que en el disseny estructural d’un nou edifici s’havia de considerar la resposta d’aquest davant les accions del sisme. L’estructura havia de complir una sèrie de verificacions estructurals.

Aquestes consideracions són generals per a tot tipus d’estructures, a més a més l’estructura de parets de càrrega havia de ser reforçada mitjançant encadenats horitzontals i verticals, constituint una retícula amb elements de formigó armat o metàl·lics. Aquesta obligació va causar que el sistema de murs entrés en desús a partir d’aquest any, doncs si era necessari implantar lligats verticals i horitzontals, el tècnic en la majoria dels casos escollia un altre sistema com els pòrtics de formigó o els metàl·lics.

Només en les edificacions d’alçades menors de 12 metres, la norma accedia a prescindir dels encadenats verticals, limitant-se l’arriostrament només als encadenats localitzats a l’alçada del sostre, sempre hi quan s’arriostrin també amb els murs portants interiors.

[table id=16 /]

L’actual norma del sisme

L’actual norma és d’obligat compliment també en reformes i rehabilitació, a fi de que els nivells de seguretat dels elements afectats siguin superiors als que posseeixen en la seva concepció original. És a dir, en cap cas, en una actuació de rehabilitació es podrà reduir la seva resistència davant al sisme. Per tant, és necessari saber quines parts de l’estructura són essencials, per a millorar l’estabilitat davant del sisme i minimitzar les actuacions en elles. Els requeriments generals de disseny estructural, són però, molt similars a les anotades en la primera norma:

[table id=17 /]

A més, per estructures de fàbrica de maó, la norma afegeix:

• Per complir els requisits d’índole general anteriorment esmenats, s’han de disposar murs resistents en les dues direccions principals en planta de la manera més uniforme i simètrica possible. A més a més, s’evitaran canvis bruscos de rigidesa produïts per canvis en els materials.
• En el cas de la perillositat que tenim aquí Catalunya, l’actual norma exigeix una alçada màxima d’estructura de murs de 4 plantes i cadascuna d’elles no serà superior a 20 vegades el gruix del mur. No es presentaran canvis de rigidesa per causa de variacions del gruix superiors a mig cantell del sostre en el pas d’una planta a una altra, ni per disposició de buits molt diversos entre plantes successives. I afegeix, una nova consideració, que en zones de més perillositat sísmica, com és en el nord de Catalunya (valors de ac ≥ 0,08 g), tots els elements portants d’un mateix edifici es realitzaran amb la mateixa solució constructiva. Així doncs, actualment en aquesta zona, ja no podríem realitzar les solucions antigues en que es combinava fàbrica de maó i estructura porticada de formigó armat o acer, principalment en plantes baixes.

Conclusions sobre les actuacions en edificacions existents

Ha quedat clar amb els requeriments anteriorment esmenats, que la forma de l’edifici és bàsica pel seu comportament estructural. En el moment d’actuar en una edificació existent caldrà sempre tenir en compte els següents criteris:

• Una forma quadrada o rectangular no gaire distorsionada millora considerablement el funcionament estructural, i redueix considerablement el possible moment torçor. Així mateix, la homogeneïtat de càrregues en planta és fonamental per al conjunt de l’edifici.
• No és adequat els àtics enretirats, i encara menys els que ubiquen àtic i sobreàtic. La col·locació del nucli d’escala en el centre de la planta millora notablement el funcionament. Així doncs, els edificis en cantonada, a causa de la dificultat d’implantació del nucli just al centre, sempre són més desfavorables davant les accions horitzontals.
• Pel que fa al disseny en alçada, el pes elevat en plantes superior, provoca l’elevació del centre de gravetat respecte el centre geomètric, i augmenta la probabilitat de bolc.
• En aquest mateix sentit, les estructures de planta baixa, totalment buides i porticades, no funcionen correctament a causa del canvi de rigideses entre plantes i l’augment de centre de masses en alçada, perillant l’estabilitat del conjunt. En aquest sentit, la localització d’estructura porticada que lliga la totalitat de l’edificació, millora considerablement el conjunt estructural.
• La realització d’elevats estintolaments interiors provoca canvis bruscos de rigideses entre plantes, i redueix considerablement la resistència al sisme.

Conclusions sobre les actuacions en edificacions catalogades

L’arquitecte José Luis Gonzalez considera a l’Aplicació del CTE a les obres de restauració arquitectònica, document d’ajuda per actuacions en edificacions existents, que, garantir la seguretat estructural davant el sisme pot entrar en conflicte amb la preservació del valor arquitectònic del monument.

S’aconsella l’adopció de solucions alternatives que compleixin de manera suficient amb els requeriments normatius, ja que l’exigència de nivells de seguretat similars als que es consideren per a noves construccions pot donar lloc a intervencions de molt alt impacte i cost cultural.

A Itàlia i davant del sisme, la nova normativa introdueix el concepte de “millora” pel qual, l’exigència davant de sisme es limita a requerir que tota intervenció de lloc a una millora en el comportament resistent. I l’actual normativa NCSR-02 espanyola suggereix aquest mateix concepte.

En aquesta línia, i tal i com molt bé s’indica en “El comportamiento sísmico de las construcciones tradicionales de paredes de obra de fábrica”, de Pere Roca a la publicació Mètode Rehabimed, a més a més, d’explicar les lesions que sorgirien en un possible sisme, aconsella que la restauració estructural derivi del coneixement de les tècniques constructives locals i del reconeixement de les seves possibles deficiències. El coneixement dels procediments constructius locals és fonamental i ha de guiar l’elecció de les intervencions.

És preferible que les intervencions, abans d’alterar profundament la naturalesa constructiva i resistent de les construccions, tendeixin més aviat a controlar o mitigar les possibles debilitats de l’edifici. La intervenció pot dissenyar, en coherència amb les tècniques constructives tradicionals o històriques, perquè contribueixi a limitar les deformacions experimentades durant el terratrèmol o evita l’excessiva separació entre parts.