Mesures estructurals de reducció
de la vulnerabilitat:
Com construir
La major part de pèrdues les humanes que es produeixen durant els terratrèmols és deguda al col·lapse d’estructures i a l’atrapament de persones. Per tant, el grau de resistència dels edificis és un factor clau a tenir en compte si volem reduir els efectes destructius dels terratrèmols. En països on els sismes de magnituds elevades són freqüents s’han desenvolupat sistemes constructius molt efectius per minimitzar els danys en edificis, fins i tot en el cas de grans terratrèmols. La tecnologia necessària per construir amb protecció sísmica existeix però sempre encareix la construcció i condiciona els dissenys arquitectònic. Per tant, en cada localització cal un grau de protecció que estigui d’acord amb el grau de perillositat sísmicaProbabilitat que es produeixi un terratrèmol susceptible de generar pèrdues humanes, danys personals o de salut, destrucció de propietat, pèrdua de recursos alimentaris i serveis, disrupció social i econòmica o impacte ambiental. Més.
Apartats pricipals d'aquesta pàgina:
Codis de construcció antisísmica
Període d’oscil·lació natural de les construccions
Espectre de resposta d’acceleració
Corba d’espectre de resposta de disseny
Rehabilitació sísmica i manteniment estructural
Selecció de material docent
Codis de construcció antisísmica
Actualment, els països situats en àrees sísmicament actives generalment compten amb codis (normatives) i estàndards constructius orientats a minimitzar la possibilitat d’aparició de danys o, si més no, de col·lapse de les construccions. Aquests codis especifiquen els requeriments constructius mínims (resistència de la fonamentació, materials i tècniques constructives), necessaris per assegurar la integritat estructural en el cas que els edificis siguin sotmesos a unes determinades oscil·lacions sísmiques, esperables per un període de retornForma d’expressar la probabilitat que es produeixi un fenomen d’una determinada magnitud en un determinat període. El període de retorn és l’invers de la probabilitat. Un fenomen amb un període de retorn, per exemple, de 1000 anys té una probabilitat que es produeixi en un any qualsevol de 1/1000. Es tracta d’un fenomen que si poguéssim registrar-lo molts cops al llarg d’un període de temps molt llarg, es donaria amb una freqüència mitjana de 1000 anys. De cap manera el concepte de període de retorn no implica una ciclicitat fixa (p.ex. que cada 1000 anys es produeixi el fenòmen). Tampoc implica que si s’acaba de produir, no es pugui produir un següent cop a l’any següent. Més determinat.
Els codis són més o menys exigents depenent de la probabilitat que s’excedeixi una acceleració punta del terreny determinada en aquella localitat concreta i del tipus d’edifici. Les construccions es classifiquen en funció de la seva importància depenent del risc que impliquen. Els edificis ordinaris (per exemple, habitatges) tenen un grau inferior de protecció que d’altres que podrien implicar una gran pèrdua de vides humanes en cas de col·lapse (escoles, pavellons esportius i de reunió, institucions culturals). En el nivell superior d’exigència antisísmica hi ha els edificis de vital importància en la protecció civil i en la gestió d’emergències (parcs de bombers, dependències policials, centrals energètiques).
Els codis aplicats per cada país són normes basades en el coneixement tècnic i científic existent en el moment de la seva publicació. Tot i això, com a protocols o convencions que són, consisteixen en aproximacions pragmàtiques a un problema probabilístic complex al qual es donen solucions força diferents depenent dels països, influïdes per sismicitatCaracterístiques de freqüència, magnitud i intensitat dels terratrèmols en una regió determinada. L’estudi de la sismicitat permet comprendre els patrons d’ocurrència de terratrèmols i estimar la perillositat sísmica. Més regional, la quantitat, tipus i qualitat de dades de sismicitatCaracterístiques de freqüència, magnitud i intensitat dels terratrèmols en una regió determinada. L’estudi de la sismicitat permet comprendre els patrons d’ocurrència de terratrèmols i estimar la perillositat sísmica. Més disponibles (instrumental, històrica i geològica), per les tradicions pròpies en els camps de la construcció i l’enginyeria sísmica, i pels criteris dels experts.
Cada administració, normalment a nivell estatal, publica el seus propis protocols que marquen detalladament els criteris i procediments que, per llei, arquitectes i enginyers han de seguir en el càlcul, dimensionament i disseny d’estructures per tal d’aconseguir la protecció antisísmica necessària per cada edifici i localització concrets.
A l’Estat Espanyol les normatives sismo-resistents són la NCSE-02, per a construccions en general i vigent des de l’any 2002 i la NCSP-07 vigent des de 2007 per al disseny de ponts. Aquestes normatives són d’aplicació obligada a tots els projectes d’obra nova en general, i també a aquells en què es facin obres de conservació o reforma en territori espanyol. Aquesta normativa és anterior a l’actualització del càlcul de perillositat de l’IGN de 2012, però s’actualitza als paràmetres més moderns de protecció a través de l’adaptació exigida en les directrius d’harmonització aportades pel codi europeu (Eurocode 8).
Període d'oscil·lació natural de les construccions
La deformació elàstica que experimenta una construcció durant un terratrèmolUn terratrèmol és una vibració del terreny produïda per l’arribada d’ones elàstiques que viatgen fins el punt d’observació des d’una zona on hi ha hagut un moviment brusc a l’escorça terrestre, una explosió, o bé un impacte. Més i la seva resistència final està condicionada pel seu període natural d’oscil·lació, que és el temps que tarda l’estructura a fer un cicle complet d’oscil·lació. La durada d’aquest cicle (el període) és més gran com més gran és la massa de l’estructura, com més petita és la seva rigidesa i com més alt és l’edifici.
Per tant, en el disseny sismoresistent els següents paràmetres són clau:
- acceleració esperable del terreny per un període de retornForma d’expressar la probabilitat que es produeixi un fenomen d’una determinada magnitud en un determinat període. El període de retorn és l’invers de la probabilitat. Un fenomen amb un període de retorn, per exemple, de 1000 anys té una probabilitat que es produeixi en un any qualsevol de 1/1000. Es tracta d’un fenomen que si poguéssim registrar-lo molts cops al llarg d’un període de temps molt llarg, es donaria amb una freqüència mitjana de 1000 anys. De cap manera el concepte de període de retorn no implica una ciclicitat fixa (p.ex. que cada 1000 anys es produeixi el fenòmen). Tampoc implica que si s’acaba de produir, no es pugui produir un següent cop a l’any següent. Més determinat;
- tipus de materials del subsol (susceptibles o no d’amplificar l’ona sísmica);
- alçada i distribució de masses a l’edifici.
Qualsevol construcció sotmesa a una oscil·lació sísmica experimenta la seva deformació màxima quan es produeix un fenomen de ressonància en la que coincideixen (entren en fase) el període de l’oscil·lació del terreny i el període natural d’oscil·lació de l’edifici. Idealment cal dissenyar i construir cada edifici per tal que no se superi el seu límit de deformació elàstica en el moment en què es produeixin les acceleracions màximes del terreny esperables segons el període de retornForma d’expressar la probabilitat que es produeixi un fenomen d’una determinada magnitud en un determinat període. El període de retorn és l’invers de la probabilitat. Un fenomen amb un període de retorn, per exemple, de 1000 anys té una probabilitat que es produeixi en un any qualsevol de 1/1000. Es tracta d’un fenomen que si poguéssim registrar-lo molts cops al llarg d’un període de temps molt llarg, es donaria amb una freqüència mitjana de 1000 anys. De cap manera el concepte de període de retorn no implica una ciclicitat fixa (p.ex. que cada 1000 anys es produeixi el fenòmen). Tampoc implica que si s’acaba de produir, no es pugui produir un següent cop a l’any següent. Més d’interès.
Quan es produeix un terratrèmolUn terratrèmol és una vibració del terreny produïda per l’arribada d’ones elàstiques que viatgen fins el punt d’observació des d’una zona on hi ha hagut un moviment brusc a l’escorça terrestre, una explosió, o bé un impacte. Més es generen ones de diferents freqüències (el què anomenem un espectre de freqüències), i alguna d’aquestes freqüències és la que produeix l’acceleració màxima del terreny (PGA) en un emplaçament concret, mesurable mitjançant acceleròmetres. Però en el disseny sismoresistent l’acceleració màxima que ens interessa no és la del terreny (PGA) sinó la màxima acceleració de resposta de cada construcció, cosa que depèn en gran part del seu període natural d’oscil·lació, a més de la PGA i la possible amplificació per l’efecte de llocVegi’s Amplificació (de l’ona sísmica) Més. Per tant, el què ens cal és determinar les acceleracions màximes de resposta per diferents valors del període natural d’oscil·lació.
Espectre de resposta d'acceleració
Mitjançant modelització numèrica, per cada terratrèmolUn terratrèmol és una vibració del terreny produïda per l’arribada d’ones elàstiques que viatgen fins el punt d’observació des d’una zona on hi ha hagut un moviment brusc a l’escorça terrestre, una explosió, o bé un impacte. Més esperable per un període de retornForma d’expressar la probabilitat que es produeixi un fenomen d’una determinada magnitud en un determinat període. El període de retorn és l’invers de la probabilitat. Un fenomen amb un període de retorn, per exemple, de 1000 anys té una probabilitat que es produeixi en un any qualsevol de 1/1000. Es tracta d’un fenomen que si poguéssim registrar-lo molts cops al llarg d’un període de temps molt llarg, es donaria amb una freqüència mitjana de 1000 anys. De cap manera el concepte de període de retorn no implica una ciclicitat fixa (p.ex. que cada 1000 anys es produeixi el fenòmen). Tampoc implica que si s’acaba de produir, no es pugui produir un següent cop a l’any següent. Més determinat a la zona d’interès podem deduir la corba corresponent d’espectre d’acceleració, que reflecteix per cada període d’oscil·lació quina és l’acceleració màxima de resposta esperable (el que també s’anomena acceleració espectral).
Exemple d’espectre de resposta d’acceleració associat a un terratrèmolUn terratrèmol és una vibració del terreny produïda per l’arribada d’ones elàstiques que viatgen fins el punt d’observació des d’una zona on hi ha hagut un moviment brusc a l’escorça terrestre, una explosió, o bé un impacte. Més. L’eix vertical representa l’acceleració de resposta de l’edifici (com s’accelera l’edifici com a resultat de la sacsejada sísmica) mentre que l’eix horitzontal representa els valors dels períodes naturals d’oscil·lació de les construccions que hi pugui haver a la zona afectada. Aquest tipus de gràfics es construeixen considerant l’oscil·lació sísmica d’un terratrèmolUn terratrèmol és una vibració del terreny produïda per l’arribada d’ones elàstiques que viatgen fins el punt d’observació des d’una zona on hi ha hagut un moviment brusc a l’escorça terrestre, una explosió, o bé un impacte. Més del catàleg sísmic i determinant a través d’un model matemàtic les acceleracions màximes que experimentarien edificis amb valors creixents del seu període d’oscil·lació natural. Per cada terratrèmolUn terratrèmol és una vibració del terreny produïda per l’arribada d’ones elàstiques que viatgen fins el punt d’observació des d’una zona on hi ha hagut un moviment brusc a l’escorça terrestre, una explosió, o bé un impacte. Més, els edificis sotmesos a major risc d’esfondrament o de patir danys estructurals són les corresponents a l’acceleració de resposta màxima al gràfic. Edificis amb períodes naturals d’oscil·lació més petits o més grans que aquests no experimentarien, per aquest terratrèmolUn terratrèmol és una vibració del terreny produïda per l’arribada d’ones elàstiques que viatgen fins el punt d’observació des d’una zona on hi ha hagut un moviment brusc a l’escorça terrestre, una explosió, o bé un impacte. Més, acceleracions tan elevades i per tant requeririen una protecció sísmica menys exigent.
Corba d'espectre de resposta de disseny
Cal tenir en compte que diferents terratrèmols provoquen oscil·lacions del terreny amb espectres de freqüències molt variables. Per tant, ens caldrà deduir l’espectre d’acceleració de resposta pels múltiples terratrèmols de característiques variades que puguem esperar a la zona. D’aquesta manera obtenim una població d’espectres d’acceleracions màximes que ens permet traçar una corba envolvent que anomenem corba d’espectre de resposta de disseny. Aquesta corba envolvent és la que permetrà determinar l’acceleració màxima de resposta esperada per qualsevol edifici a construir, en funció del seu valor del període natural d’oscil·lació (determinable a partir de la seva distribució de masses, la seva alçada i la seva rigidesa).
Determinació de la corba de resposta de disseny (discontínua, en blau) per una localitat i un període de retornForma d’expressar la probabilitat que es produeixi un fenomen d’una determinada magnitud en un determinat període. El període de retorn és l’invers de la probabilitat. Un fenomen amb un període de retorn, per exemple, de 1000 anys té una probabilitat que es produeixi en un any qualsevol de 1/1000. Es tracta d’un fenomen que si poguéssim registrar-lo molts cops al llarg d’un període de temps molt llarg, es donaria amb una freqüència mitjana de 1000 anys. De cap manera el concepte de període de retorn no implica una ciclicitat fixa (p.ex. que cada 1000 anys es produeixi el fenòmen). Tampoc implica que si s’acaba de produir, no es pugui produir un següent cop a l’any següent. Més determinat, basat en els espectres de resposta d’acceleració dels múltiples terratrèmols esperables. La corba discontínua en blau és una corba envolvent que anomenem corba d’espectre de resposta de disseny. Un cop construïda aquesta corba per una localització i un període de retornForma d’expressar la probabilitat que es produeixi un fenomen d’una determinada magnitud en un determinat període. El període de retorn és l’invers de la probabilitat. Un fenomen amb un període de retorn, per exemple, de 1000 anys té una probabilitat que es produeixi en un any qualsevol de 1/1000. Es tracta d’un fenomen que si poguéssim registrar-lo molts cops al llarg d’un període de temps molt llarg, es donaria amb una freqüència mitjana de 1000 anys. De cap manera el concepte de període de retorn no implica una ciclicitat fixa (p.ex. que cada 1000 anys es produeixi el fenòmen). Tampoc implica que si s’acaba de produir, no es pugui produir un següent cop a l’any següent. Més determinat el calculista d’estructures, coneixent-ne el període natural d’oscil·lació, pot utilitzar-la per deduir l’acceleració màxima de resposta de la construcció. Aquesta dada d’acceleració màxima de resposta per cada estructura concreta, és la base per proposar un disseny constructiu que la pugui resistir.
Com s’utilitza la corba de resposta de disseny:
Considerem l’exemple d’un edifici amb un període natural d’oscil·lació de 0.4 segons, la corba de resposta de disseny en roca dura (blava) és de 0.40 vegades l’acceleració de la gravetat. En el cas que estiguem en una localització on hi ha un gruix de sediments tous (línia discontínua vermella), la corba de disseny queda desplaçada cap a períodes més llargs. En aquest cas, pel mateix edifici amb el període d’oscil·lació de 0.4 segons, l’acceleració esperable passa a ser més alta (de 0.58g) i per tant s’hi requereixen mesures més estrictes de protecció antisísmica que el cas d’una fonamentació en roca dura.
Noteu que en el cas d’una fonamentació en sediments tous (corba vermella) la franja de períodes naturals d’oscil·lació pels quals és esperable que s’hi produeixi ressonància i, per tant, les màximes acceleracions és més ampla que en roca dura, de manera que augmentaran el nombre d’edificis pels quals caldrà una protecció antisísmica més estricta.
La gran importància que tenen els períodes naturals d’oscil·lació en la resistència de les construccions fa que els mapes de perillositat sísmicaProbabilitat que es produeixi un terratrèmol susceptible de generar pèrdues humanes, danys personals o de salut, destrucció de propietat, pèrdua de recursos alimentaris i serveis, disrupció social i econòmica o impacte ambiental. Més també s’expressin en referència a les acceleracions espectrals per un període de retornForma d’expressar la probabilitat que es produeixi un fenomen d’una determinada magnitud en un determinat període. El període de retorn és l’invers de la probabilitat. Un fenomen amb un període de retorn, per exemple, de 1000 anys té una probabilitat que es produeixi en un any qualsevol de 1/1000. Es tracta d’un fenomen que si poguéssim registrar-lo molts cops al llarg d’un període de temps molt llarg, es donaria amb una freqüència mitjana de 1000 anys. De cap manera el concepte de període de retorn no implica una ciclicitat fixa (p.ex. que cada 1000 anys es produeixi el fenòmen). Tampoc implica que si s’acaba de produir, no es pugui produir un següent cop a l’any següent. Més determinat. Aquestes acceleracions espectrals són una dada clau per poder determinar la resistència mínima que cal donar a cada edifici, segons el seu període natural d’oscil·lació.
Exemple de mapa de perillositat sísmicaProbabilitat que es produeixi un terratrèmol susceptible de generar pèrdues humanes, danys personals o de salut, destrucció de propietat, pèrdua de recursos alimentaris i serveis, disrupció social i econòmica o impacte ambiental. Més expressada en valors màxims de l’acceleració esperable (fraccions de l’acceleració de la gravetat) per edificis amb un període natural d’oscil·lació de 0.5 segons, i per un període de retornForma d’expressar la probabilitat que es produeixi un fenomen d’una determinada magnitud en un determinat període. El període de retorn és l’invers de la probabilitat. Un fenomen amb un període de retorn, per exemple, de 1000 anys té una probabilitat que es produeixi en un any qualsevol de 1/1000. Es tracta d’un fenomen que si poguéssim registrar-lo molts cops al llarg d’un període de temps molt llarg, es donaria amb una freqüència mitjana de 1000 anys. De cap manera el concepte de període de retorn no implica una ciclicitat fixa (p.ex. que cada 1000 anys es produeixi el fenòmen). Tampoc implica que si s’acaba de produir, no es pugui produir un següent cop a l’any següent. Més de 475 anys.
Font: IGN 2012. Actualización de mapas de peligrosidad de España 2012, Figures V.5. i 52. Accés 5 d’abril de 2026. Reproduït amb permís de l’IGN.
Per al calculista d’estructures sismoresistents, partir de la dada d’acceleració de resposta màxima té el gran avantatge que, d’acord amb l’equació següent, multiplicant aquest valor per la massa de la construcció li permet deduir directament les forces màximes que caldrà que aguanti la construcció.
Rehabilitació sísmica i manteniment estructural d'edificis
Molts dels edificis actualment en ús van ser construïts abans de les primeres normatives sismoresistents. Per evitar els desperfectes o col·lapse d’aquests edificis hi ha solucions molt diverses que permeten reforçar-los i adaptar-los o acostar-los als requeriments de les normatives sismoresistents actuals. Aquestes solucions depenen del tipus constructiu (fusta, maçoneria o formigó armat) i permeten reduir el risc d’esfondrament o de deteriorament dels edificis en cas de terratrèmolUn terratrèmol és una vibració del terreny produïda per l’arribada d’ones elàstiques que viatgen fins el punt d’observació des d’una zona on hi ha hagut un moviment brusc a l’escorça terrestre, una explosió, o bé un impacte. Més evitant la despesa que representaria la demolició i la nova construcció seguint els estàndards antisísmics més moderns.
El manteniment regular d’edificis també és crucial per a assegurar la integritat estructural dels edificis. Un sistema d’inspecció, reparació i actualització ajuda a reduir les probabilitats de danys durant un terratrèmolUn terratrèmol és una vibració del terreny produïda per l’arribada d’ones elàstiques que viatgen fins el punt d’observació des d’una zona on hi ha hagut un moviment brusc a l’escorça terrestre, una explosió, o bé un impacte. Més.