ESTUDIO DE VULNERABILIDAD VULNERABILIDAD SÍSMICA EN LAS INSTITUCIONES EDUCATIVAS DE LA ZONA RURAL NORTE DEL MUNICIPIO DE SINCELEJO
RAFAEL ENRIQUE BUSTAMANTE VERGARA CARLOS MARIO CASTRO NAVARRO JAVIER EDUARDO MARQUEZ ZABALA
UNIVERSIDAD DE SUCRE FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA AGRÍCOLA SINCELEJO, SUCRE 2007
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ESTUDIO DE VULNERABILIDAD VULNERABILIDAD SÍSMICA EN LAS INSTITUCIONES EDUCATIVAS DE LA ZONA RURAL NORTE DEL MUNICIPIO DE SINCELEJO
RAFAEL ENRIQUE BUSTAMANTE VERGARA CARLOS MARIO CASTRO NAVARRO JAVIER EDUARDO MARQUEZ ZABALA
DIRECTOR: CARLOS ARTURO VERGARA GARAY Ingeniero Agrícola Esp. Ciencias Ambientales Candidato a Ms. C. en Ingeniería Civil Énfasis en Estructuras
Trabajo de grado presentado para optar al título de Ingeniero Agrícola
UNIVERSIDAD DE SUCRE FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA AGRÍCOLA SINCELEJO, SUCRE 2007 2
Nota de Aceptación
_______________________ __________________________________ ___________ _______________________ __________________________________ ___________ _______________________ __________________________________ ___________ _______________________ __________________________________ ___________ _______________________ __________________________________ ___________
_______________________ __________________________________ ___________ Jurado
_______________________ __________________________________ ___________ Jurado
______________________ _________________________________ _____________ Jurado
Sincelejo, 2007.
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DEDICATORIA
A Jehová Dios A mi mama María Bernarda A mi papa Rafael Enrique A mi hermana María José A mis mejores amigos Alexander Rodríguez, Jorge Royero, Yefry Rosario A la bella Ana Marcela Y a todos mis amigos
A Dios, por permitirme seguir vivo A mi papá y a mi mamá, por apoyarme durante toda mi vida A mi hermanita, por aguantarme A mis amigos de la U A todas las personas que han estado conmigo motivándome.
A mi Dios por mi vida, la sabiduría y la perseverancia para salir adelante A mis padres por su ayuda incondicional y sus consejos que me motivaron a continuar en esta dura labor. A mis hermanos y familiares que me dieron su apoyo y siempre si empre creyeron en mí
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AGRADECIMIENTOS
Los autores del siguiente trabajo manifiestan los más sinceros agradecimientos a:
Carlos Vergara Garay, Ingeniero Agrícola, Director del trabajo, por el apoyo a la idea del proyecto y la asesoría brindada durante todo el trabajo. Álvaro Caballero, Ingeniero Civil, por su apoyo y colaboración en el desarrollo de este trabajo. Eva Gómez Pérez y el Centro de Laboratorios de la Universidad de Sucre, por brindarnos su colaboración en los equipos utilizados en el desarrollo de este trabajo. Liney Jaraba y a la División de Sistemas de la Universidad de Sucre por el apoyo brindado en la investigación previa a este trabajo. t rabajo. Alberto Tatis, Ingeniero Agrícola, Jefe de Departamento de Ingeniería Agrícola, por el apoyo al desarrollo de este proyecto. La Familia Castro Navarro, por facilitarnos los medios que facilitaron la ejecución, desarrollo y finalización de este proyecto. Los compañeros estudiantes de Ingeniería Agrícola por apoyarnos y motivarnos en el desarrollo este trabajo. El personal de las instituciones educativas rurales visitadas por su colaboración. Todos aquellos que de una u otra manera colaboraron para la realización de este trabajo.
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CONTENIDO
1 2 2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.2 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 3 4 5 5.1 5.2 5.2.1 5.2.2 5.3 5.3.1 5.3.1.1 5.3.1.2 5.3.2 6 6.1 6.2 6.2.1 6.2.1.1 6.2.1.2 6.2.1.3 6.2.2 6.2.2.1 7 8 1
RESUMEN ABSTRACT INTRODUCCI N ESTADO DEL ARTE LOCALIZACIÓN CONCEPTOS GENERALES CONCEPTOS FUNDAMENTALES DEL FENÓMENO SÍSMICO SISMOS ONDAS SÍSMICAS INTENSIDAD Y MAGNITUD DE UN SISMO RELACIÓN ENTRE INTENSIDAD Y MAGNITUD EFECTO DE LOS SISMOS EN LAS EDIFICACIONES CONCEPTOS PREVIOS A LA VULNERABILIDAD SÍSMICA AMENAZA O PELIGRO VULNERABILIDAD RIESGO ESPECÍFICO ELEMENTOS EN RIESGO RIESGO TOTAL SITUACIÓN GEOLÓGICA DE COLOMBIA AMENAZA SÍSMICA VULNERABILIDAD SÍSMICA DE LAS EDIFICACIONES DEFINICIÓN CAUSAS DE LA VULNERABILIDAD SÍSMICA VULNERABILIDAD POR ORIGEN VULNERABILIDAD PROGRESIVA COMPONENTES DE LA VULNERABILIDAD SÍSMICA VULNERABILIDAD FÍSICA VULNERABILIDAD ESTRUCTURAL VULNERABILIDAD NO ESTRUCTURAL VULNERABILIDAD FUNCIONAL MÉTODOS DE EVALUACIÓN DE LA VULNERABILIDAD SÍSMICA INTRODUCCIÓN CLASIFICACIÓN DE LAS METODOLOGÍAS MÉTODOS CUALITATIVOS Métodos que predicen el daño Métodos que evalúan la capacidad sísmica Problemas Asociados a los Métodos Cualitativos MÉTODOS CUANTITATIVOS Problemas Asociados a los Métodos EVENTOS SÍSMICOS EN EL DEPARTAMENTO DE SUCRE VULNERABILIDAD VULNERABILIDAD SÍSMICA EN ZONAS RURALES METODOLOGÍA
1 2 3 6 6 9 9 9 9 9 10 11 12 13 13 13 13 13 13 15 16 16 16 16 16 16 17 17 17 17 18 18 19 21 21 22 29 29 30 30 32 35 6
1.1 SELECCIÓN DE LAS METODOLOGÍAS DE EVALUACIÓN 1.1.1 MÉTODO DEL ÍNDICE DE VULNERABILIDAD 1.1.1.2 DESCRIPCIÓN DE LOS PARAMETROS DEL MÉTODO 1.1.2 MÉTODO DESARROLLADO POR HENRY PERALTA (2002) BASADO EN LA NSR-98 1.1.2.1 DESCRIPCIÓN DE LOS PARÁMETROS 1.1.3 MÉTODO ESTRUCTURAL HVE DESARROLLADO POR LA WHO-EUROPA 1.1.3.1 EVALUACIÓN DE VULNERABILIDAD ESTRUCTURAL 1.2 OBTENCIÓN DE DATOS EXISTENTES 1.3 PLANEACIÓN Y APLICACIÓN DE LAS ENCUESTAS 1.4 TRABAJO DE OFICINA 2 RESULTADOS 2.1 RESULTADOS GENERALES 2.2 MÉTODO DEL ÍNDICE DE VULNERABILIDAD 2.2.1 RESULTADO TOTAL 2.2.2 RESULTADOS POR ITEM 2.2.2.1 ORGANIZACIÓN DEL SISTEMA RESISTENTE 2.2.2.2 CALIDAD DEL SISTEMA RESISTENTE 2.2.2.3 RESISTENCIA CONVENCIONAL 2.2.2.4 POSICIÓN DEL EDIFICIO Y DE LA CIMENTACIÓN 2.2.2.5 FORJADOS HORIZONTALES 2.2.2.6 CONFIGURACIÓN EN PLANTA 2.2.2.7 CONFIGURACIÓN EN ELEVACIÓN 2.2.2.8 ESPACIAMIENTO ENTRE MUROS 2.2.2.9 TIPO DE CUBIERTA 2.2.2.10 ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES 2.2.2.11 ESTADO DE CONSERVACIÓN 2.3 MÉTODO DESARROLLADO POR PERALTA 2.3.1 RESULTADOS GENERALES 2.3.2 RESULTADOS POR ÍTEM 2.3.2.1 ÉPOCA DE CONSTRUCCIÓN 2.3.2.2 SISTEMA ESTRUCTURAL 2.3.2.3 CONFIGURACIÓN EN PLANTA 2.3.2.4 CONFIGURACIÓN EN ALTURA 2.3.2.5 NÚMERO DE PISOS 2.3.2.6 TIPO DE CUBIERTA 2.3.2.7 CANTIDAD DE MUROS 2.3.2.8 MATERIAL DE MUROS 2.3.2.9 ESPESOR DE MUROS 2.3.2.10 ALTURA DE MUROS 2.3.2.11 ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES 2.3.2.12 COEFICIENTE DE SITIO 2.3.2.13 TERRENO DE FUNDACIÓN 2.3.2.14 POSICIÓN DEL EDIFICIO 2.3.2.15 ESTADO DE CONSERVACIÓN 2.4 MÉTODO ESTRUCTURAL HVE
35 35 37 45 46 62 65 71 72 72 74 74 75 75 76 76 76 77 77 78 78 79 79 80 80 81 81 81 82 82 83 83 84 84 85 85 86 86 87 87 88 88 89 89 90 7
2.4.1 2.4.2 2.4.2.1 2.4.2.2 2.4.2.3 2.4.2.4 2.4.2.5 2.4.2.6 2.4.2.7 2.4.2.8 2.4.2.9 2.4.2.10 2.4.2.11 3 3.1 3.2 3.3.1 3.3.2 3.2.3 3.3 3.3.1 3.3.1.1 3.3.1.2 3.3.1.3 3.3.1.4 3.3.1.5 3.3.1.6 3.3.1.7 3.3.1.8 3.3.1.9 3.3.1.10 3.3.1.11 3.3.2 3.3.2.1 3.3.2.2 3.3.2.3 3.3.2.4 3.3.2.5 3.3.2.6 3.3.2.7 3.3.2.8 3.3.2.9 3.3.2.10 3.3.2.11 3.3.2.12
RESULTADOS GENERALES RESULTADOS POR ÍTEM TIPOS DE EDIFICACIÓN MANTENIMIENTO DE LA ESTRUCTURA NÚMERO DE PISOS PISOS LIGEROS IRREGULARIDAD EN PLANTA IRREGULARIDAD VERTICAL PISOS SOBREPUESTOS TECHO PESADO INTERVENCIONES DE REFUERZO PENDIENTE DEL TERRENO CATEGORÍA DE LOS SUELOS ANALISIS DE RESULTADOS RESULTADOS COMPARACIÓN DE LOS MÉTODOS OBTENIDOS CON LOS TRÉS MÉTODOS PANORAMA GENERAL DE LAS EDIFICACIONES ANALIZADAS DE ACUERDO AL MÉTODO DEL ÍNDICE DE VULNERABILIDAD DE ACUERDO AL MÉTODO DESARROLLADO POR PERALTA DE ACUERDO AL MÉTODO ESTRUCTURAL DE ACUERDO A LOS PARÁMETROS DE LOS MÉTODOS MÉTODO DEL ÍNDICE DE VULNERABILIDAD ORGANIZACIÓN DEL SISTEMA RESISTENTE CALIDAD DEL SISTEMA RESISTENTE RESISTENCIA CONVENCIONAL POSICIÓN DEL EDIFICIO Y DE LA CIMENTACIÓN FORJADOS HORIZONTALES CONFIGURACIÓN EN PLANTA CONFIGURACIÓN EN ELEVACIÓN ESPACIAMIENTO ENTRE MUROS TIPO DE CUBIERTA ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES ESTADO DE CONSERVACIÓN MÉTODO DESARROLLADO POR PERALTA ÉPOCA DE CONSTRUCCIÓN SISTEMA ESTRUCTURAL CONFIGURACIÓN EN PLANTA CONFIGURACIÓN EN ALTURA NÚMERO DE PISOS TIPO DE CUBIERTA CANTIDAD DE MUROS MATERIAL DE MUROS ESPESOR DE MUROS ALTURA DE MUROS ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES COEFICIENTE DE SITIO
90 90 91 91 92 92 93 93 94 94 95 95 96 97 102 105 105 105 105 106 106 106 106 106 106 107 107 107 107 107 107 108 108 109 109 110 110 110 110 110 110 111 111 111 111 8
3.3.2.13 3.3.2.14 3.3.2.15 3.3.3 3.3.3.1 3.3.3.2 3.3.3.3 3.3.3.4 3.3.3.5 3.3.3.6 3.3.3.7 3.3.3.8 3.3.3.9 3.3.3.10 3.3.3.11 5 6 7
TERRENO DE FUNDACIÓN POSICIÓN DEL EDIFICIO ESTADO DE CONSERVACIÓN MÉTODO ESTRUCTURAL HVE TIPOS DE EDIFICACIÓN MANTENIMIENTO DE LA ESTRUCTURA NÚMERO DE PISOS PISOS LIGEROS IRREGULARIDAD EN PLANTA IRREGULARIDAD VERTICAL PISOS SOBREPUESTOS TECHO PESADO INTERVENCIONES DE REFUERZO PENDIENTE DEL TERRENO CONDICIÓN DEL SUELOS CONCLUSIONES RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍA
111 111 112 112 112 112 112 112 112 113 113 113 113 113 113 114 115 117
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LISTA DE TABLAS TABLA 1. Relación Entre Intensidad y Magnitud TABLA 2. Matriz de Calificación de la Vulnerabilidad de Edificaciones de Mampostería, Método del Índice de Vulnerabilidad TABLA 3. Matriz de Calificación para el Método de Evaluación de la Vulnerabilidad Sísmica, desarrollado por Henry Peralta. TABLA 4. Valor de (Mo) para distintas aceleraciones (Aa) TABLA 5. Espesor Mínimo de Muros en centímetros TABLA 6. Indicadores utilizados en la Evaluación de la Vulnerabilidad Sísmica por el Método Estructural HVE HVE desarrollado por la WHO-Europa TABLA 7. Rangos del Índice Total de Vulnerabilidad TABLA 8. Resultados para las tres Metodologías TABLA 9. Organización del Sistema Resistente. Método del Índice de Vulnerabilidad TABLA 10. Tipología Estructural. Método del Índice de Vulnerabilidad TABLA 11. Resistencia Convencional. Método del Índice de Vulnerabilidad TABLA 12. Posición del Edificio. Método del Índice de Vulnerabilidad TABLA 13. Forjados Horizontales. Método del Índice de Vulnerabilidad TABLA 14. Configuración en Planta. Método del Índice de Vulnerabilidad TABLA 15. Configuración en Elevación. Método del Índice de Vulnerabilidad TABLA 16.Separación Máxima entre Muros. Método del Índice de Vulnerabilidad TABLA 17. Tipo de Cubierta. Método del Índice de Vulnerabilidad TABLA 18. Elementos No Estructurales. Método del Índice de Vulnerabilidad TABLA 19. Estado de Conservación. Método del Índice de Vulnerabilidad TABLA 20. Época de Construcción. Método de Peralta TABLA 21. Sistema Estructural. Método de Peralta TABLA 22. Configuración en Planta. Método de Peralta TABLA 23. Configuración en Altura. Método de Peralta TABLA 24. Número de Pisos. Método de Peralta TABLA 25. Tipo de Cubierta. Método de Peralta TABLA 26. Cantidad de Muros. Método de Peralta TABLA 27. Material de Muros. Método de Peralta TABLA 28. Espesor de Muros. Método de Peralta TABLA 29. Altura de Muros. Método de Peralta TABLA 30. Elementos No Estructurales. Método de Peralta TABLA 31. Coeficiente de Sitio. Método de Peralta TABLA 32. Terreno de Fundación. Método de Peralta TABLA 33. Posición del Edificio. Método de Peralta
11 37 47 56 59 64 64 74-75 76 76 77 77 78 78 79 79 80 80 81 82 83 83 84 84 85 85 86 86 87 87 88 88 89 10
TABLA 34. Estado de Conservación. Método de Peralta TABLA 35. Tipo de Edificación. Método HVE TABLA 36. Mantenimiento. Método HVE TABLA 37. Número de Pisos. Método HVE TABLA 38. Piso Ligero. Método HVE TABLA 39. Irregularidad en Planta. Método HVE TABLA 40. Irregularidad Vertical. Método HVE TABLA 41. Pisos Sobrepuestos. Método HVE TABLA 42. Techo Pesado. Método HVE TABLA 43. Intervenciones de Refuerzo. Método HVE TABLA 44. Pendiente del Suelo. Método HVE TABLA 45. Condición del Suelo. Método HVE TABLA 46. Puntajes Más Altos y Más Bajos en Cada Metodología
89 91 91 92 92 93 93 94 94 95 95 96 104
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LISTA DE FIGURAS FIGURA 1. Localización Geográfica del Área de Estudio FIGURA 2. Poblaciones Comprendidas en el Estudio. FIGURA 3. Efecto de fuerzas laterales en las edificaciones. FIGURA 4. Placas Tectónicas en Colombia. FIGURA 5. Zonas de Amenaza Sísmica en Colombia. FIGURA 6. Clasificación de las Técnicas de Evaluación de la Vulnerabilidad Sísmica según Corsanero y Petrini. FIGURA 7. Clasificación de las Técnicas de Evaluación de la Vulnerabilidad Sísmica según M. Dolce. FIGURA 8. Clasificación General de los Métodos de Evaluación de la Vulnerabilidad Sísmica. FIGURA 9. Localización del Sismo del 30 de Junio de 1945, el mayor registrado en el Departamento de Sucre. FIGURA 10. Sismos ocurridos en el Departamento de Sucre entre Junio de 1993 y Abril de 2001. FIGURA 11. Vías en pésimo estado en la zona rural r ural del Municipio de Sincelejo FIGURA 12. Vías de Conexión entre la zona rural y la zona urbana en el Municipio de Sincelejo. FIGURA 13. Irregularidad en Planta. Método del Índice de Vulnerabilidad. FIGURA 14. Irregularidad Vertical. Método del Índice de Vulnerabilidad. FIGURA 15. Tipo de Cubierta. Método del Índice de Vulnerabilidad. FIGURA 16. Tipología estructural de la edificación. FIGURA 17a. Regularidad en Planta. Método de Peralta. FIGURA 17b. Regularidad en Planta. Método de Peralta. FIGURA 18a. Irregularidad en Planta. Método de Peralta. FIGURA 18b. Irregularidad en Planta. Método de Peralta. FIGURA 19a. Regularidad Vertical. Método de Peralta. FIGURA 19b. Regularidad Vertical. Método de Peralta FIGURA 20a. Irregularidad en Altura. Método de Peralta FIGURA 20b. Irregularidad en Altura. Método de Peralta FIGURA 21. Cantidad Óptima de Muros. Método de Peralta FIGURA 22. Cantidad Aceptable de Muros FIGURA 23. Cantidad Deficiente de Muros FIGURA 24. Mampostería en Piedra FIGURA 25. Mampostería Reforzada FIGURA 26. Edificación En Buenas Condiciones FIGURA 27. Estructura En Malas Condiciones FIGURA 28. Edificación donde el primer piso se considera ligero o débil FIGURA 29. Irregularidad en Planta. Método HVE FIGURA 30. Edificación BV-P-1 FIGURA 31. Edificación SA-P-2 FIGURA 32. Edificación SA-P-3
PAGINA 6 7 12 14 15 20 20 22 31 31 33 34 42 43 44 49 51 51 51 52 52 53 53 54 57 57 58 65 66 66 67 68 69 98 98 99 12
FIGURA 33. Edificación CP-LF-2 FIGURA 34. Edificación CP-BQ-2 FIGURA 35. Edificaciones PÑ-P-1 y PÑ-P-2 FIGURA 36. Edificación CP-LF-3 FIGURA 37. Edificación CP-P-8
99 100 101 101 102
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LISTA DE GRÁFICAS GRÁFICA 1. Resultado Total Numérico y en Porcentajes. Método del Índice de Vulnerabilidad GRÁFICA 2. Organización del Sistema Resistente. Método del Índice de Vulnerabilidad GR FICA 3. Tipología Estructural. Método del Índice de Vulnerabilidad GRÁFICA 4. Resistencia Convencional. Método del Índice de Vulnerabilidad GRÁFICA 5. Posición del Edificio y Cimentación. Método del Índice de Vulnerabilidad GRÁFICA 6. Forjados Horizontales. Método del Índice de Vulnerabilidad GRÁFICA 7. Configuración en Planta. Método del Índice de Vulnerabilidad GRÁFICA 8. Configuración en Elevación. Método del Índice de Vulnerabilidad GRÁFICA 9. Separación Máxima entre Muros. Método del Índice de Vulnerabilidad GR FICA 10. Tipo de Cubierta. Método del Índice de Vulnerabilidad GRÁFICA 11. Elementos No Estructurales. Método del Índice de Vulnerabilidad GRÁFICA 12. Estado de Conservación. Método del Índice de Vulnerabilidad GRÁFICA 13. Resultado Total Numérico y en Porcentaje. Método de Peralta. GRÁFICA 14. Época de Construcción. Método de Peralta. GR FICA 15. Sistema Estructural. Método de Peralta GR FICA 16. Configuración en Planta. Método de Peralta GRÁFICA 17. Configuración en Altura. Método de Peralta GRÁFICA 18. Número de Pisos. Método de Peralta GRÁFICA 19. Tipo de Cubierta. Método de Peralta GRÁFICA 20. Cantidad de Muros. Método de Peralta GR FICA 21. Material de Muros. Método de Peralta GRÁFICA 22. Espesor de Muros. Método de Peralta GRÁFICA 23. Altura de Muros. Método de Peralta GRÁFICA 24. Elementos No Estructurales. Método de Peralta GRÁFICA 25. Coeficiente de Sitio. Método de Peralta GRÁFICA 26. Terreno de Fundación. Método de Peralta GR FICA 27. Posición del Edificio. Método de Peralta GRÁFICA 28. Estado de Conservación. Método de Peralta GRÁFICA 29 Resultado Total Numérico y en Porcentaje. Método HVE GR FICA 30 Tipo de Edificación. Método HVE GRÁFICA 31 Mantenimiento. Método HVE GRÁFICA 32 Número de Pisos. Método HVE GR FICA 33 Piso Ligero. Método HVE
PAGINA 75 76 76 77 77 78 78 79 79 80 80 81 81-82 82 83 83 84 84 85 85 86 86 87 87 88 88 89 89 90 91 91 92 92 14
GR FICA 34 Irregularidad en Planta. Método HVE GRÁFICA 35 Irregularidad Vertical. Método HVE GRÁFICA 36 Pisos Sobrepuestos. Método HVE GR FICA 37 Tipo de Edificación. Método HVE GRÁFICA 38 Techo Pesado. Método HVE GRÁFICA 39 Pendiente. Método HVE GR FICA 40 Condición del Suelo. Método HVE GRÁFICA 41 Comparación de los puntajes obtenidos con las tres metodologías
93 93 94 94 95 95 96 103
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LISTA DE ANEXOS ANEXO AN EXO A ANEXO AN EXO B ANE NEXO XO C ANEXO D ANEXO E ANEXO AN EXO F
DISPOSICI DISPOS ICI N GEOGRÁ GEOGRÁFICA FICA DE LA LAS S EDIFICACIONES. MÉTODO DEL ÍNDICE DE VULNERABILIDAD DISPOS DIS POSICI ICI N GEOGRÁ GEOGRÁFICA FICA DE LA LAS S EDIFICACIONES. MÉTODO DESARROLLADO POR PERALTA DISP DISPOS OSIC ICII N GEOG GEOGR R FICA FICA DE LA LAS S EDIFICACIONES. MÉTODO ESTRUCTURAL HVE TABLAS DE DATOS PARA EL CÁLCULO MEDIANTE EL MÉTODO DEL ÍNDICE DE VULNERABILIDAD ESCALA MACROSÍSMICA EUROPEA FORMAT FORMATOS OS DE REC RECOLE OLECCI CCI N DE DA DATOS TOS POR EDIFICACIÓN
120 129 138 147 150 154
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RESUMEN Los eventos sísmicos son un peligro global que cobra miles de víctimas cada año, especialmente en las regiones donde las placas tectónicas convergen como el noroccidente de América del Sur, donde se encuentra Colombia y donde se han realizado varios estudios de vulnerabilidad sísmica, pero ninguno en las zonas rurales que durante estos movimientos sísmicos de gran intensidad resultan muy afectadas tal vez por la falta de planeación en la construcción y la ausencia de entidades que controlen esta actividad, como se puede observar en la zona rural del Municipio de Sincelejo. Para determinar la vulnerabilidad sísmica en las edificaciones de las escuelas rurales en Sincelejo, se utilizaron tres t res metodologías. El método del Índice de Vulnerabilidad mostró que el 12% de las edificaciones se encuentran en malas condiciones (alta vulnerabilidad) para resistir un evento sísmico, el 71% están en condiciones regulares y solo el 17% se encuentran en buenas condiciones (baja vulnerabilidad). La metodología metodología desarrollada por Henry Peralta mostró que el 44% de las edificaciones tienen una alta vulnerabilidad sísmica, el 56% tienen una vulnerabilidad moderada y ninguna tiene una vulnerabilidad baja. El método estructural HVE mostró que si la intensidad sísmica se mantiene debajo de 6 en la escala macro sísmica europea, todas las estructuras tienen una vulnerabilidad baja, si la intensidad sísmica alcanza un valor de 9, el 12% de las edificaciones tendría una alta vulnerabilidad sísmica, si alcanza el valor de 10, el 90% de las edificaciones tendría una alta vulnerabilidad, y si alcanza el valor de 11, todas las edificaciones tienen una alta vulnerabilidad. Comparando los resultados de las tres metodologías, parece ser que solo 6 de las 41 edificaciones se encuentran en buenas condiciones de resistir un evento sísmico, 4 se encuentran en pésimas condiciones y el resto de las edificaciones no parecen tener la condición suficiente para resistirlo. Palabras Clave: Vulnerabilidad, Sísmica, Escuelas, Rurales, Sincelejo
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ABSTRACT The seismic events are a global danger that takes thousands of victims every year, especially in the zones where the tectonic plates converge like the northwest of South America, where Colombia is and where several seismic vulnerability assessments have been done, but none on the rural zone which during these high intensity seismic movements results very damaged maybe because of the lack of planning to build, and the absence of institutions to control this activity, as it is seen in the rural zone of the Municipality of Sincelejo. To determine the seismic vulnerability in the facilities of the rural schools in Sincelejo, three methodologies were used. The Vulnerability Index Method showed that 12% of the facilities are in bad conditions (high vulnerability) to hold a seismic attack, 71% are in regular condition and only the 17% are in good conditions (low vulnerability). The Methodology developed by Henry Peralta showed that 44% of the facilities have a high seismic vulnerability, 56% have a moderate vulnerability and none have a low vulnerability. The HVE Structural Method showed that if the seismic intensities keep under 6 in the EMS-98 scale all of the structures have a low vulnerability; if the seismic intensity reaches a value of 9, 12% of the facilities have a high vulnerability; if it reaches a value of 10; 90% of the facilities have a high vulnerability and if it reaches a value of 11, all of the structures have a high vulnerability. Making a comparison among the results of the three methodologies, it seems to be that only 6 from the 41 facilities are in good conditions to resist a seismic attack, 4 are in very bad conditions, and the rest of the facilities do not seem to be in enough conditions to resist it. Keywords: Seismic, Vulnerability, Rural, Schools, Sincelejo
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1. INTRODUCCIÓN
Dentro de las competencias del Ingeniero Agrícola, en Colombia, se encuentra la de diseñar y construir obras de infraestructura rural para la adecuación del medio productivo, para el almacenamiento de productos agropecuarios, el procesamiento primario de productos agrícolas y la conservación de la maquinaria agrícola, donde los componentes estructural, ambiental, económico y de sostenibilidad se combinen para dar una respuesta óptima a los problemas de explotación y producción 1. Para lograr estructuras rurales que cumplan con los requerimientos básicos, el ingeniero agrícola debe aplicar las normas de diseño de estructuras en concreto armado, precisando la normatividad que en el campo de la construcción existe en Colombia. En los proyecto proyecto de construcción de infraestructura rural, mucha mucha veces resulta necesario utilizar estructuras construidas previamente y con el fin de proteger las inversiones económicas hechas en estos proyectos y sobre todo evitar las pérdidas humanas, es necesario en primera instancia entender a los sismos como una amenaza imprevista y peligrosa para las edificaciones, y por tanto conocer cuan vulnerable es la infraestructura a utilizar y que métodos se pueden utilizar para determinar de manera rápida y efectiva el grado de vulnerabilidad y de riesgo sísmico en estas estructuras. Sin embargo, a pesar del escenario sísmico en el que se sitúa el país, en Colombia, como en la mayoría de los países en desarrollo, las edificaciones construidas en zonas rurales, en su gran mayoría, carecen de información referente a su diseño y construcción, tales como planos y estudios técnicos que puedan ser utilizados para su evaluación 2.
1
Marco de Fundamentación Conceptual Especificaciones de Prueba ECAES Ingeniería Agrícola Versión 6.0 ACOFI. 2005 2 Peralta, 2002
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Debido a tal falta de información, resulta necesario considerar la posibilidad de realizar evaluaciones que sin ser demasiado rigurosas, permitan la evaluación cualitativa de el grado de vulnerabilidad vulnerabilidad sísmica sísmica de una o varias varias edificaciones. La inspección visual es una manera rápida, sencilla y económica de hacer esta evaluación, e incluso en evaluaciones más complejas, se requiere de una inspección visual para diagnosticar acciones futuras y conocer en forma global las edificaciones para la toma de decisiones relacionadas con la intervención de la vulnerabilidad 3. Este tipo de evaluación contribuye a la implementación de planes de prevención y gestión ante desastres de tipo sísmico (creación y/o ampliación de rutas de evacuación, refuerzo de estructuras débiles, etc.), disminuyendo así la probabilidad de pérdidas humanas y económicas luego de la ocurrencia de eventos de esta naturaleza. En Colombia se han adelantado varios estudios que han determinado la vulnerabilidad sísmica de zonas urbanas, especialmente las ubicadas en la zona de amenaza sísmica alta (Occidente y Eje Cafetero) y en centros urbanos importantes (Bogotá y Medellín), sin embargo pocos trabajo se han realizado en las zonas típicamente rurales, especialmente en las zonas de amenaza sísmica intermedia y baja, estando retrasada con respecto a otros países de América Latina y del mundo en este este tipo de estudios. La Costa Caribe Colombiana se encuentra ubicada en zonas de amenaza sísmica intermedia y baja, por lo cual se han hecho muy pocos estudios sobre vulnerabilidad sísmica. En el municipio de Sincelejo, ubicado en zona de amenaza sísmica intermedia, apenas se empiezan a realizar estudios encaminados a determinar la vulnerabilidad sísmica dentro del casco urbano de la ciudad, sin embargo en las zonas rurales, que es donde existe menos control sobre la construcción de 3
Peralta, 2002.
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edificaciones, especialmente en cuanto a normas de sismo resistencia se refiere, no se ha llevado a cabo ningún estudio que permita estimar el grado de susceptibilidad de dichas edificaciones frente a un desastre natural de tipo sísmico. La evaluación de la vulnerabilidad sísmica de las escuelas rurales del municipio de Sincelejo, mediante tres metodología de observación permitirá conocer y verificar el grado de susceptibilidad de estas estructuras que se consideran muy importantes, debido a que la mayoría del tiempo cobija a estudiantes y niños y también debido a que son utilizadas con frecuencia como lugar de refugio después de un evento sísmico. Este trabajo se constituiría en un primer paso para la evaluación sísmica del sector rural de Sincelejo como un todo y facilitaría la implementación de acciones que lleven a una mayor seguridad en las estas edificaciones ubicadas en un sector muy importante dentro del municipio, especialmente tras el ingreso de Sincelejo a la zona de amenaza sísmica intermedia en la NRS-98, luego de estar en la zona de amenaza sísmica baja en la norma que regía anteriormente, lo cual deja cierto grado de incertidumbre en lo concerniente al tema sísmico. Además de todas las razones citadas arriba, este estudio y su divulgación permitirá aumentar las herramientas con las que cuenta el Ingeniero Agrícola egresado de la Universidad de Sucre a la hora de evaluar estructuras que puedan ser utilizadas en proyectos de tipo agropecuario, que al igual que las escuelas de la zona rural del municipio de Sincelejo, son estructuras de un piso, construidas en bloques de concreto y techos de asbesto cemento, entre otras características importantes.
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2. ESTADO DEL ARTE 2.1 Localización La ciudad de Sincelejo, se encuentra ubicada al noreste del país de 9º18 latitud norte, 75º. 23” latitud oeste del meridiano de Greenwich. Tiene una extensión total de 28.134 Has, con una altura sobre el nivel del mar de 213 metros y limita al sur con el municipio de Sampués y con el departamento de Córdoba; por el oeste con los municipios de Palmito y Tolú; por el norte con los municipios de Tolú y Tolú Viejo y por el éste con
los
municipios
de
Corozal
y
Morroa
(Figura
1).
Figura 1. Localización Geográfica del Área de Estudio. Imágenes de Live Maps y DANE
22
El área urbana del municipio ocupa un total de 1.892,64 Has con un perímetro urbano de una longitud total de 32,39 Km., y el área rural tiene 25.953 Has, para un total de 27.845 Has entre lo urbano y rural. El área rural Norte que comprende este estudio comprende las siguientes poblaciones (Figura 2):
Figura 2. Poblaciones Comprendidas en el Estudio. Imagen de Google Earth 2007.
4
1. Arroyo Arena: (9°22'24"N; 75°23'29"O 4) Caserío en el municipio de Sincelejo, departamento de Sucre, al norte de la cabecera municipal. Comunicado al corregimiento de La Peñata por camino de herradura. 2. La Peñata: (9°20'11"N; 75°23'20"O) Corregimiento en el municipio de Sincelejo, departamento de Sucre, al norte de la cabecera municipal, de la cual dista 8 km por camino de herradura. 3. Las Majaguas: (9°22'1.5"N; 75°26'10"O) Corregimiento en el municipio de Sincelejo, departamento de Sucre, al norte de la cabecera municipal en la vía que comunica con el municipio de Toluviejo. 4. La Chivera: (9°21'39"N; 75°26'51"O) Corregimiento en el municipio de Sincelejo, departamento de Sucre, al noroeste de la cabecera municipal, de la cual dista 13 km.
Coordenadas de Google Earth, 2007.
23
5. La Arena: (9°22'32"N; 75°29'1.3"O) Corregimiento en el municipio de Sincelejo, departamento de Sucre, al noroeste de la cabecera municipal, de la cual dista 13 km por carretera y camino de herradura. San Rafael (9°23'32"N; 75°30'15"O) Corregimiento del municipio de Sincelejo, al norte de la cabecera municipal. 6. La Gulf: (9°21'40"N; 75°29'18"O) Vereda del municipio de Sincelejo, departamento de Sucre, al noroeste de la cabecera municipal, lugar de paso del Oleoducto Caño Limón-Coveñas. 7. Barro Prieto: (9°21'27.50"N; 75°28'22"O) Vereda del municipio de Sincelejo, al noroeste de la cabecera municipal, cercana al paso del Oleoducto Caño Limón-Coveñas. 8. Laguna Flor: (9°20'1"N; 75°27'58"O) Corregimiento en el municipio de Sincelejo, departamento de Sucre, al noroeste de la cabecera municipal, de la cual dista 12 km por camino de herradura y carretera 9. Cerrito de La Palma: (9°19'52"N; 75°26'46"O) Corregimiento en el municipio de Sincelejo, departamento de Sucre, al noroeste de la cabecera municipal. 10. Cruz del Beque: (9°18'40"N; 75°27'2"O) Corregimiento en el municipio de Sincelejo, departamento de Sucre, al oeste de la cabecera municipal. 11. Las Huertas: (9°17'21"N; 75°29'52"O) Corregimiento en el municipio de Sincelejo, departamento de Sucre, al oeste de la cabecera municipal, de la cual dista 15 km por camino de herradura. 12. La Pastora: (9°16'53"N; 75°28'36.92"O) Caserío en el municipio de Sincelejo, departamento de Sucre, al suroeste de la cabecera municipal. 13. San Antonio: (9°16'51"N; 75°27'38"O) Corregimiento en el municipio de Sincelejo, departamento de Sucre, al suroeste de la cabecera municipal, de la cual dista 10 km por camino de herradura. 14. Buenavistica: (9°15'58"N; 75°29'5"O): Corregimiento en el municipio de Sincelejo, departamento de Sucre, al suroeste de la cabecera municipal. 15. Buenavista: (9°15'6"N; 75°28'42"O) Corregimiento del municipio de Sincelejo departamento de Sucre, al suroeste de la cabecera municipal de la cual dista 15 km por carretera. 24
1. CONCEPTOS GENERALES 1.1
CONCEPTOS FUNDAMENTALES DEL FENÓMENO SÍSMICO
1.1.1 Sismos: Los sismos son vibraciones de la tierra causadas por la fractura de las rocas sometidas a esfuerzos continuos y permanentes, que se acumulan más allá de su límite elástico, hasta romperse y causar un desplazamiento súbito de la roca que la vuelve elásticamente a su forma original. 5 1.1.2 Ondas Sísmicas: El “golpe” terrestre provocado por la ruptura y el movimiento súbito de las rocas, genera ondas sísmicas en todas las direcciones, que transmiten el movimiento o el temblor de tierra. El
FOCO o HIPOCENTRO y el punto de la superficie terrestre, directamente encima del foco es el EPICENTRO del sismo. Las ondas sísmicas son de tres tipos: (1) las ondas primarias o longitudinales, que al igual que las ondas sonoras desplazan la materia donde se mueven; punto donde se inicia la ruptura se denomina
(2) las ondas secundarias o transversales “sacuden” las partículas en
ángulos rectos a la dirección en que viajan. Finalmente las ondas superficiales el movimiento de las partículas es algo más complejo (circular) y a medida que viajan a lo largo del suelo, hacen que tanto el suelo como todo lo que se ubica encima de él se mueva de manera parecida a como el oleaje oceánico empuja un barco. Los tres tipos de ondas viajan a velocidades diferentes, incluso en el mismo medio; las más veloces en propagarse son las ondas longitudinales y las más lentas son las ondas superficiales 6. 1.1.3 Intensidad y Magnitud de un Sismo: La INTENSIDAD de un sismo es la evaluación de la severidad del movimiento terrestre en una localidad determinada, o poder de destrucción. Se mide en relación a los efectos en la vida humana y se basa en la apreciación personal 5 6
Curso La Tierra, Fuerzas de la naturaleza y el hombre. Universidad de Chile Ibíd.
25
del evaluador, se describe en términos de daño causado en los edificios, represas, puentes y otras estructuras, que se pueden reportar rápidamente. La intensidad de un sismo es por lo tanto una medida relativa, que varía de una localidad específica a otra y que dependerá de varios factores como: (1) El total de la energía liberada; (2) La distancia al epicentro; (3) Las condiciones geológicas del lugar (tipo de roca, estructuras, morfología, grado de consolidación del suelo) y (4) Tipo y calidad de la construcción. La intensidad se mide en grados, de acuerdo a escalas convencionales, donde cada grado representa distintas condiciones de movimiento y daños a la construcción y objetos. La Escala de Mercalli y la Escala Macro Sísmica Europea (EMS-98) son escalas de medición de intensidad. En cuanto a la magnitud de un sismo, ésta es una medida física indirecta de la cantidad de energía liberada en el hipocentro del sismo y se obtiene a través de mediciones instrumentales en las estaciones sismológicas. Es una medida mucho más precisa que la intensidad, la cual se basa solo en observaciones subjetivas de la destrucción en cada lugar. La MAGNITUD es en cambio única para cada sismo y se determina a partir de la medición directa de la amplitud de las ondas con el periodo, hechas en los sismogramas. Como se trata de una medida absoluta no depende de la distancia en que se encuentra la estación. La escala de Richter se utiliza para medir la magnitud de un sino, asignándole arbitrariamente el valor de cero (0) a los limites bajos de detección y no tiene límite superior. Cada grado de la escala representa, respecto al grado que le precede, un incremento en la amplitud de onda por un factor de 10 7. 1.1.4 Relación entre Intensidad y Magnitud: Como las intensidad son medidas de daños, y estos están muy relacionados con las aceleraciones máximas causadas por las ondas sísmica, es relacionarlos aproximadamente. Una de tantas relaciones es la propuesta por Richter y se muestra en la siguiente ecuación 8:
⁄ ⁄ 7 8
Curso La Tierra Fuerzas de la Naturaleza y el Hombre Richter, C. 1958, en Nava 1998, citado por Peralta 2003
26
Donde I es la intensidad y a es la aceleración del terreno. Esta relación nos dice que una intensidad XI corresponde a aceleraciones del orden de 1468 cm/s 2 = 1.5g, donde g = 980cm/s 2 que corresponde a la aceleración de la gravedad en la superficie terrestre; una intensidad de IX corresponde a 0.7g y una de VII a 0.07g. Aparentemente la aceleración mínima que percibe el ser humano es del orden de 0.001g, correspondiente a la intensidad II 9. Las relaciones se muestran en la Tabla 1.
Relación entre Intensidad y Magnitud Según Richter Intensidad MM
Magnitud Richter
Característica
I
Hasta 2.5
II
De 2.5 a 3.1
Muy Débil
III
De 3.1 a 3.7
Ligero
IV
De 3.7 a 4.3
Moderado
V
De 4.3 a 4.9
Algo Fuerte
VI
De 4.9 a 5.5
Fuerte
VII
De 5.5 a 6.1
Muy Fuerte
VIII
De 6.1 a 6.7
Destructivo
IX
De 6.7 a 7.3
Ruinoso
X
De 7.3 a 7.9
Desastroso
XI
De 7.9 a 8.4
Muy Desastroso
XII
De 8.4 a 9
Instrumental
Catastrófico
Tabla 1. Relación entre Intensidad y Magnitud
1.2
EFECTO DE LOS SISMOS EN LAS EDIFICACIONES
Cuando tiembla, las edificaciones responden a las aceleraciones transmitidas desde el suelo, a través de los cimientos de la estructura. La inercia del edificio causa la deformación de la estructura, lo cual produce la 9
Peralta, 2003
27
concentración de esfuerzos en los muros débiles o en las juntas de la estructura resultando en daños o en el colapso total. El nivel de daño que presente la estructura dependerá de la amplitud y e la duración del sismo. La geología regional puede afectar el nivel y la duración del sismo, pero las condiciones locales son inclusive más importantes; por ejemplo los temblores en sedimentos suaves son más grandes y prolongados cuando se comparan con los temblores experimentados en sitios de roca dura. Los efectos de los sismos son mayores en las edificaciones de varios pisos, las cuales también tienden a temblar por más tiempo que las edificaciones de uno o pocos pisos, lo cual las l as hace más susceptibles al daño. 10
Figura 3. Efecto de fuerzas laterales en las edificaciones 11
1.3
CONCEPTOS PREVIOS A LA VULNERABILIDAD SÍSMICA
Para prevenir, mitigar o eliminar el impacto de un posible fenómeno destructor (como un sismo) es necesario establecer los conceptos fundamentales implicados como son peligro, amenaza, vulnerabilidad y riesgo. En 1979 la UNDRO con el fin de establecer una uniformidad en la comprensión de estos conceptos propuso su definición en el reporte “DESASTRES NATURALES Y ANALISIS DE LA VULNERABILIDAD”, los
cuales han sido aceptados mundialmente:
10 11
An Introduction to Earthquakes and Earthquake Hazards SLU EAS-A193 Class Notes Ibíd.
28
2.3.1 Amenaza o Peligro (Hazard-H): es la probabilidad de exceder un nivel de ocurrencia de un fenómeno natural potencialmente dañino con una cierta intensidad, en un periodo de tiempo t iempo y en un sitio determinado. grado de pérdida pérdida de un elemento elemento o 2.3.2 Vulnerabilidad (Vulnerability-V): grado un grupo de ellos, resultante de la ocurrencia de un fenómeno natural de una magnitud dada, expresada en una escala desde 0 (sin daño) hasta 1 (colapso (colapso total) en cualquier cualquier escala escala proporcional proporcional a esta.
2.3.3 Riesgo Específico (Specific Risks-RS): es la probabilidad esperada de pérdidas debidas a la ocurrencia de un fenómeno natural, expresado como una función de la amenaza ó peligro y la vulnerabilidad. Rs=V*H
2.3.4 Elementos de Riesgo (Risk Elements-E): Definidos como la población, la edificaciones, las obras civiles, las actividades económicas, los servicio públicos, las utilidades, la infraestructura, entre otros, susceptibles a ser afectados por un fenómeno natural.
2.3.5 Riesgo Total (Total Risk-Rt): es el grado de pérdidas debidas a un fenómeno natural, como una función del riesgo específico y el valor de los elementos en riesgo. Rt = (E) x (Rs) = (E)x (HxV)
2. SITUACIÓN GEOLÓGICA DE COLOMBIA Colombia se encuentra situada, dentro del marco tectónico global, en la placa suramericana que sufre un proceso de separación de la placa africana. El vestigio de esa separación es una sutura en el piso del Océano Atlántico denominada Rift; allí diariamente sale magma que conforma el
29
piso del Océano Atlántico originando un fenómeno de expansión y crecimiento12. Por situarse en la esquina noroccidental de la placa suramericana como se puede observar en el mapa (Figura 4), Colombia se encuentra en un sitio de choque entre la placa Pacífica y el borde de la placa suramericana; allí la placa Pacífica empieza a penetrar debajo de ella, en un evento conocido como subducción. La placa del Caribe también presenta una zona de subducción y penetra a una velocidad de 1 a 2 cm por año. La placa Pacífica penetra a una velocidad mayor, 6 cm/año.13
Figura 4. Placas Tectónicas en Colombia. Tomada de la NSR-98
Este juego de movimientos de placas produce una serie de fallas de sentido SE-NW, como las fallas de Romeral, Cauca-Patía, Soapaga y la del borde este de la Cordillera Oriental. También se originan fallas de rumbo como la falla de Bucaramanga-Santa Marta que desplazo la Sierra Nevada de Santa Marta, un ente tectónico de la Cordillera Central, hacia el noroeste por varios kilómetros 14.
12
Anatomía Geológica de Colombia. Orlando Navas Camacho. 2003 Ibíd. 14 Ibíd. 13
30
3. AMENAZA SÍSMICA En la Figura 5 se puede apreciar las zonas de amenaza sísmica en Colombia. La zona de Alta Amenaza (en rojo) incluye la Cordillera Occidental y todo el corredor o Andén Pacífico, que demarca la zona de choque de placas y subducción de la placa Pacífica. El borde de la Cordillera Oriental es una zona de alta amenaza sísmica debido a la falla frontal de la cordillera que la delimita geológicamente con el piedemonte llanero15. Los colores amarillos corresponden a zonas con amenaza sísmica intermedia. La menor amenaza se denota por colores verdes; la parte oriental del territorial hacia la Orinoquia y Amazonia colombianas, presenta amenaza sísmica baja 16 . La parte suroccidental y noroccidental del departamento de Sucre (dentro de la cual se ubica el municipio de Sincelejo) se encuentran en zona de amenaza sísmica Intermedia. El resto del departamento se encuentra en zona de amenaza sísmica baja.
Figura 5. Zonas de Amenaza Sísmica en Colombia. Fuente Ingeominas 15 16
Anatomía Geológica de Colombia. Orlando Navas Camacho. 2003 Ibíd.
31
4. VULNERABILIDAD VULNERABILIDAD SÍSMICA DE EDIFICACIONES 4.1
Definición: La vulnerabilidad sísmica es el grado de susceptibilidad de una o un grupo de edificaciones, a sufrir daños parciales o totales, representados en bienes materiales y en vidas humanas, que pueden ocasionar la pérdida de la funcionalidad, por la ocurrencia de movimientos sísmicos de intensidad y magnitud dadas, en un periodo de tiempo y en sitio determinado 17. Es una propiedad intrínseca de la estructura, una característica de su comportamiento que puede entenderse como la predisposición intrínseca de un elemento o un grupo de elementos a ser afectado af ectado o ser susceptible a sufrir daño ante la ocurrencia de un evento sísmico determinado 18
Causas de la Vulnerabilidad Sísmica: Una edificación o grupo de edificaciones, puede ser vulnerable debido a dos condiciones: 4.2.1 Vulnerabilidad Por Origen: Es el grado de susceptibilidad o predisposición de las estructuras físicas, socio-económicas y medioambientales, constituidas y construidas sin ningún tipo de control ni planificación, las cuales pueden sufrir daño o pérdida a causa de un fenómeno natural 19. 4.2.2 Vulnerabilidad Progresiva: Es el grado de susceptibilidad o predisposición de las estructuras físicas, socioeconómicas y medioambientales, en gran parte transformadas sin ningún tipo de control ni planificación, que pueden sufrir daño o pérdida a causa de un fenómeno natural. 4.2
Componentes de la Vulnerabilidad Sísmica: La vulnerabilidad puede ser física o funcional 20. 4.3.1 Vulnerabilidad Física: Es el grado de susceptibilidad o predisposición de los elementos estructurales y no estructurales a sufrir daño o pérdida, puede ser de tipo estructural o no estructural 21. 4.3
17
Peralta, 2003 Salvador Safina Melone. Vulnerabilidad Sísmica de Edificaciones Esenciales. 2002 19 Peralta, 2003 20 Cardona, 1990 18
32
Vulnerabilidad Estructural: La Vulnerabilidad Estructural está asociada a la susceptibilidad de los elementos estructurales a sufrir daño debido a un sismo, lo que se ha llamado daño sísmico estructural. El mismo comprende el deterioro físico de aquellos elementos o componentes que forman parte integrante del sistema resistente o estructura de la edificación y es el que tradicionalmente ha merecido la atención prioritaria de los investigadores22. 4.3.1.2 Vulnerabilidad No Estructural: La vulnerabilidad no estructural está asociada a la susceptibilidad de los elementos no estructurales de sufrir daño debido a un sismo, lo que se ha llamado daño sísmico no estructural. El mismo comprende el deterioro físico de aquellos elementos o componentes que no forman parte integrante del sistema resistente o estructura de la edificación y que pueden clasificarse en componentes arquitectónicos (puertas, ventanas, parapetos, etc.) y componentes electromecánicos (ductos, canalizaciones, equipos, etc.) que cumplen funciones importantes dentro de las instalaciones23. Los elementos no estructurales pueden llegar a convertirse en elementos potencialmente peligrosos cuando no se encuentran ligados o amarrados adecuadamente al resto de la edificación, introduciendo cambios en la estructuración y en los mecanismo de transmisión de las cargas, que pueden propiciar su falla24 4.3.2 Vulnerabilidad Funcional: La vulnerabilidad funcional se define como la susceptibilidad de la edificación para seguir prestando el servicio para el que fue construida. Este término se aplica a edificaciones como hospitales, clínicas y centros de salud que deben permanecer no solo en pie sino funcionando, ya que aunque desarrollen un buen desempeño estructural, se puede presentar un 4.3.1.1
21
Peralta, 2003 Safina, 2002 23 Ibíd. 24 Peralta, 2003. 22
33
colapso funcional, que puede ser más grave que una falla en los elementos de la propia estructura 25.
5. MÉTODOS DE EVALUACIÓN DE LA VULNERABILIDAD SÍSMICA 6.1 Introducción: La vulnerabilidad sísmica es una propiedad intrínseca de la estructura, una característica de su propio comportamiento ante la acción de un sismo descrito a través de una ley causa-efecto, donde la causa es el sismo y el efecto es el daño 26. Existen varias metodologías y técnicas que varios autores han propuesto para la evaluación de la vulnerabilidad sísmica de diferentes tipos de instalaciones. Estas metodologías de evaluación dependen principalmente de los siguientes factores 27:
Naturaleza y objetivo del estudio
Información Disponible
Características del elemento que se pretende estudiar
Metodología de evaluación empleada
Resultado esperado
Destinatario de esta información
La selección de una determinada metodología está íntimamente relacionada con la escala del análisis y las características de los elementos bajo estudio; así por ejemplo, el estudio de riesgo sísmico de elementos particulares o aislados como edificios, puentes, presas, etc. generalmente se basa en evaluaciones deterministas de la vulnerabilidad, mientras que el estudio del riesgo sísmico de sistemas territoriales o categorías de elementos como tipos de edificios, líneas vitales, etc, generalmente se basa en enfoques probabilistas que permitan aplicaciones regionales del modelo a diferentes escalas, con la ventaja adicional, que pueden organizarse y tratarse con sistemas de información geográfica 28.
25
Peralta, 2003 Sandi citado por Safina 27 Safina 28 EC-SERGISAI, citado por Safina. 26
34
La medida que se emplee en el estudio depende del modelo adoptado y puede estar orientado a cuantificar los efectos sobre la población, los daños en la población, los daños en las edificaciones, la afectación de los sistemas, etc. Estos efectos normalmente se expresan en parámetros monetarios. Entre los principales usuarios de estos estudios destacan por una parte, las autoridades públicas regionales o locales, interesadas en conocer la relación costo/beneficio asociadas al nivel de riesgo implícito en la adopción de políticas de inversión, impuestos, leyes, ordenación y planificación del territorio y por otra parte los organismo de protección civil y de seguridad social, a quienes interesa conocer los niveles de riesgo existentes en las instalaciones, las perdidas posibles debidas a un sismo, definir la necesidad de intervención o reforzamiento, gestionar recursos, trazar planes de emergencia, etc. 29 Todas estas condicionantes han motivados a algunos investigadores a proponer diversos esquemas de clasificación como un esfuerzo para tratar de canalizar o sistematizar las diferentes metodologías propuestas, que en resumida cuenta tienen como objetivo general, predecir el daño debido a un sismo con la menor incertidumbre posible. 6.2 CLASIFICACIÓN DE LAS METODOLOGÍAS. En cuanto a las técnicas de evaluación de la vulnerabilidad sísmica de las edificaciones una de las clasificaciones más reconocida y completa se debe a Corsanero y Petrini (1960), quienes las agrupan en función del tipo de resultado que producen como: Técnicas Directas ; permiten predecir directamente y en una sola etapa, el daño causado por un sismo. Destacan en este grupo los llamados métodos tipológicos y los métodos mecánicas. Técnicas Indirectas ; determinan un índice de vulnerabilidad como primer
paso, para luego relacionar el daño con la intensidad sísmica. Técnicas Convencionales; introducen un índice de vulnerabilidad independiente de la
predicción del daño. Se usan básicamente para comparar la vulnerabilidad relativa de diferentes construcciones ubicadas en áreas de igual sismicidad. 29
OPS, citado por Safina
35
Técnicas Híbridas ; combinan elementos de los métodos descritos
anteriormente con juicios de los expertos 30. TÉCNICAS DE EVALUACIÓN DE LA VULNERABILIDAD SÍSMICA
TÉCNICAS DIRECTAS
TÉCNICAS INDIRECTAS
TÉCNICAS CONVENCIONALES
TÉCNICAS HÍBRIDAS
Figura 6. Clasificación de las Técnicas de Evaluación de la Vulnerabilidad Sísmica según Corsanero y Petrini.
Sobre la base de esta clasificación, Dolce, M (1994) propone un nuevo criterio de clasificación producto de examinar separadamente las etapas fundamentales que comprende un análisis de vulnerabilidad. Considera tres tipos de métodos: Métodos Estadísticos ; basados en un análisis estadístico de las construcciones, caracterizadas por los datos de entrada. Métodos Mecánicos ; en los cuales se estudian los principales parámetros que
gobiernan el comportamiento dinámico de las estructuras como la ductilidad. Métodos basados basados en Juicios de de Expertos; donde se evalúan cualitativamente y cuantitativamente los factores que gobiernan la respuesta sísmica de las edificaciones 31. TÉCNICAS DE EVALUACIÓN DE LA VULNERABILIDAD SÍSMICA
Métodos Estadísticos
Métodos Mecánicos
Métodos basados en Juicios de Expertos
Figura 7. Clasificación de las Técnicas de Evaluación de la Vulnerabilidad Sísmica según M. Dolce.
Una clasificación más simplificada agrupa las metodologías para evaluar la vulnerabilidad sísmica de las edificaciones existentes en dos categorías, los métodos cualitativos y los métodos cuantitativos.
30 31
Safina Ibíd.
36
6.2.1 Métodos Cualitativos: En términos generales se pueden definir los métodos cualitativos, aquellos en el que la construcción recibe una calificación determinada de acuerdo a aspectos tales como su estado de conservación, su irregularidad en planta y en altura, su relación con el suelo, etc.
32
Este tipo de métodos no precisa de cálculos muy
sofisticados. Los métodos cualitativos son los más apropiados para la evaluación de edificaciones a gran escala, debido a que arrojan resultados más rápidos para un sin número de tipologías constructivas que puedan ser determinantes para la toma de decisiones en el ámbito de la mitigación del riesgo, en una región determinada. Caicedo et al (1994) clasifica los métodos cualitativos en dos grupos: los que predicen daño y los que evalúan la capacidad. 6.2.1.1 Métodos que predicen el daño: Estiman el daño de una estructura a través de dos tipos de relaciones matemáticas: las matrices de probabilidad de daño y las funciones de vulnerabilidad. Las matrices de probabilidad de daño, definen la distribución del daño sísmico de una tipología estructural para una intensidad sísmica dada y se deducen de observaciones en daños post-sísmicos en los diferentes tipos de edificaciones.
Las
funciones
de
vulnerabilidad
son
relaciones
matemáticas que expresan de forma continua el daño que experimenta una estructura estructura cuando cuando es sometida sometida a un movimiento movimiento sísmico, sísmico, estas funciones se deducen por medio de regresiones estadísticas, a partir de los datos de daño observados como consecuencia de terremotos anteriores y se expresan como curvas que relacionan el grado de daño del edificio, con un parámetro de respuesta estructural o del movimiento del terreno.
32
Reque Cordoba, 2006
37
METODOS PARA EVALUAR LA VULNERABILIDAD SÍSMICA
MÉTODOS CUALITATIVOS
Métodos que predicen daño
MÉTODOS CUANTITATIVOS
Métodos que evalúan la capacidad sísmica
Matrices de probabilidad de daño Funciones de Probabilidad
Métodos con base en un sistema de calificación
Métodos con base en códigos de construcción
FEMA 154 ATC-21 ATC-14 OTROS
Método del Índice de Daño Método del Índice de Vulnerabilidad Método propuesto por Peralta Método HVE estructural
Figura 8. Clasificación General de los Mé todos de Evaluación de la Vulnerabilidad Sísm ica.
6.2.1.2 Métodos que evalúan la capacidad sísmica: Estos métodos evalúan la capacidad sísmica relativa de una estructura. Existen dos tipos de métodos, los que comparan la capacidad actual de la estructura con la exigida por un determinado código de construcción y los que califican de forma empírica las diferentes características de las estructuras.
Métodos con base en códigos de construcción: Estos métodos utilizan los mismos criterios para el diseño de nuevas edificaciones y parten de los procedimientos recomendados por los códigos de construcción. La literatura en lo referente a este tipo de métodos en el ámbito mundial es muy extenso, sin embargo los métodos más comentados son los desarrollados por el ATC (Applied Technology Council) y el FEMA.
38
Los métodos FEMA son procedimientos desarrollados por el “Building Safety Council” de los Estados Unidos. Plantean para la
evaluación de la vulnerabilidad sísmica de edificaciones existentes, una serie de interrogantes que sirven para determinar las zonas o puntos vulnerables de una edificación. Para el análisis se utilizan procedimientos simples, calificando mediante variables lógicas, como
falso
o
verdadero,
aspectos
estructurales,
pórticos,
diafragmas, conexiones y amenazas geológicas, entre otras, comparando los requisitos con los que se diseñó la edificación con los requerimientos sísmicos actuales. Uno de estos códigos es el FEMA 154: Rapid Visual Screening of Buildings for Potential Seismic Hazards (Evaluación Visual Rápida de Edificios para
Riesgos Sísmicos Potenciales) el cual es bastante útil cuando no se tiene acceso a información de la edificación. Este método inicialmente establece tres tipos de formato de evaluación dependiendo de si la amenaza sísmica del sitio es baja, media o alta, luego dependiendo del tipo de la edificación (madera, mampostería no reforzada, estructuras en acero, etc. En total 12 tipos de edificación) se le asigna al edificio un puntaje básico, el cual es modificado por parámetros como: la condición de conservación, la regularidad vertical, la presencia de pisos ligeros, torsión, la irregularidad en planta y el tipo de suelo. El ATC-21 con el mismo nombre del FEMA 154 (Rapid Visual
Screening for Potential Seismic Hazards) tiene la misma estructura, consistente en asignarle una calificación inicial a la edificación y luego los diferentes parámetros de la metodología le van sumando o restando a dicha estructuras dependiendo de las características de la edificación en sí. El ATC-14 clasifica la edificación analizada dentro de una de 15
tipologías estructurales establecidas en el método y evalúa el riesgo sísmico potencial de cualquier tipo de estructura. El método identifica inicialmente, los edificios que representen un riesgo para la vida humana durante un movimiento sísmico, en términos de posibilidad de colapso del edificio. El método evalúa los esfuerzos 39
cortantes actuantes, los desplazamientos relativos en el entrepiso y ciertas características del edificio.
Métodos con base en un sistema de calificación: Estos métodos utilizan una escala escala de valores para calificar calificar la calidad calidad de las diferentes características estructurales, constructivas, funcionales o arquitectónicas de una edificación, a las que se les asigna un valor numérico (a veces afectados por factores de ponderación o corrección), cuya suma total representa la vulnerabilidad sísmica. Entre estos métodos se encuentran:
Método de evaluación de campo 33 : emplea cinco formularios para el levantamiento de información general y estructural, que se utilizan para catalogar la edificación como buena, regular, pobre o muy pobre, de acuerdo con el puntaje obtenido y al nivel de intensidad para el sitio.
Método del factor de decisión34: este método analiza una serie de características de la edificación como la funcionalidad, el criterio de confianza, la ubicación del edificio, y la sismicidad del sitio, a las cuales se les asigna un factor numérico. A la suma de dichos números se le denomina factor de decisión , el cual determinan el tipo de análisis que se debe utilizar para evaluar la resistencia sísmica de la edificación.
Método del Índice de Daño 35 : Evalúa la vulnerabilidad sísmica mediante la determinación del índice de daño (Id), el cual describe la capacidad sísmica de la estructura. Consiste en asignar un valor numérico (Vi) que califica la edad, el número de pisos, la proximidad de los edificios, el mantenimiento, la cimentación, la densidad y localización de los muros, los detalles constructivos, los elementos no estructurales, los diafragmas, el sistema estructural, la masa,
33
Culver et al, 1975; en Caicedo et al, 1994, citados por Peralta, 2003 General Services Administration, 1976, en Caicedo et al, 1994, citados por Peralta, 2003 35 Uzcátegui & Quintero 1988, en Caicedo et al, 1994, citados por Peralta, 2003 34
40
la rigidez, las irregularidades y los daños anteriores. A cada una de estas características se le asigna un peso (Wi) de acuerdo con la importancia global para la resistencia del edificio. El índice de daño se calcula mediante la expresión:
Para valores de Id menores de 0.4 se considera que el riesgo sísmico de la estructura es aceptable, si el Id supera este valor se debe utilizar otro procedimiento más sofisticado para la evaluación de la edificación.
36
Método del Índice de Vulnerabilidad 36 : este método considera once parámetros para calificar la vulnerabilidad sísmica de edificaciones de mampostería no reforzada (MNR) y edificaciones de hormigón armado. Estos son el tipo de organización y calidad del sistema resistente, la resistencia convencional, la posición del edificio y la cimentación, los entrepisos, la configuración en planta, la configuración en elevación, la separación máxima entre muros, el tipo de cubierta, los elementos no estructurales y el estado de conservación. Los parámetros son calificados en función de la escala numérica desarrollada para este método, en la cual se asigna una calificación Ki a cada valor de la escala de gradación desde A hasta D donde A es óptimo y D es pésimo. Una vez obtenidas las calificaciones parciales ( A, B, C, D), de cada uno de los parámetros analizados, estas son afectadas por un factor de peso según el grado de importancia de cada parámetro en relación con los demás. A partir de los valores obtenidos, se cuantifica la vulnerabilidad global de la edificación mediante una suma ponderada, a este valor se le conoce como Índice de Vulnerabilidad, según la expresión:
Petreni & Benedetti, 1984, citados por Peralta, 2003
41
∑
Donde Ki es la calificación asignada y Wi es el coeficiente de peso, Iv es el índice de vulnerabilidad. A partir del índice de vulnerabilidad se puede estimar el nivel de daño que puede sufrir una edificación en función de la aceleración del terreno.
37 38
Método Empírico37: Lleva a cabo un análisis cualitativo de las características de la construcción, tales como la calidad y estado de la misma, configuración y forma, tipo de estructura, características del suelo y de la fundación, estabilidad de componentes no estructurales. Estos aspectos se califican subjetivamente como Vulnerabilidad Alta (A), Media (M) y Baja (B), con un criterio riguroso y conservador. Una vez calificado cada aspecto se suman los valores respectivos para obtener un resultado o parámetro global. Sí el parámetro supera el valor de 150 la edificación será altamente vulnerable, entre 90 y 150 será considerada vulnerable y por debajo de 90 será considerada segura.
Método propuesto por Peralta: este método está basado en 8 parámetros principales que son Época de Construcción, Tipología Estructural, Geometría, Peso, Rigidez, Elementos no Estructurales, Suelos y Cimentación y Estado de Conservación. A su vez el parámetro Geometría esta subdividido en Configuración en Planta y Configuración en Altura; el parámetro Peso se encuentra subdividido en Número de Pisos y Tipo de Cubierta; el parámetro Rigidez se subdivide en Tipo de Mampostería, Espesor de Muros, Cantidad de Muros y Altura de Muros; y finalmente el parámetro Suelos y Cimentación se subdivide en Coeficiente de Sitio, Terreno de Fundación y Posición del Edificio y la Cimentación38.
Cardona, 1989 Peralta, 2003
42
A cada uno de estos parámetros (o sub-parámetros de acuerdo al caso) se le asigna un grado de vulnerabilidad sísmica, ya sea Alta, Moderada o Baja, la cual se traduce en una calificación numérica de 50, 25 y 5 respectivamente. Luego se suman estas calificaciones (ya que no se encuentran modificadas por un factor de peso) y se obtiene un Indicador Global de la Vulnerabilidad Sísmica, que si es mayor de 375 se considera una vulnerabilidad alta, entre 150 y 375, vulnerabilidad media y menor de 150, vulnerabilidad baja39.
39
Método HVE estructural propuesto por la WHO-Europa: Este método hace una clasificación de las edificaciones de acuerdo a su tipo; estableciendo tres grupos para edificaciones de mampostería y 7 para edificaciones de concreto armado de acuerdo con diferencias en la estructuración de dichas edificaciones, cada uno de estos grupos se le asigna un puntaje básico. Para edificaciones de mampostería el método considera 10 factores Mantenimiento, Número de Pisos, Pisos Ligeros, Irregularidad en Planta, Irregularidad Vertical, Pisos Sobrepuestos, Techos Pesados, Intervenciones de Refuerzos, Pendiente del Terreno y Condiciones del Suelo. Al puntaje básico se le suman o se le restan puntos a medida que se evalúan los diferentes factores, y al final f inal se establece un Índice Total de Vulnerabilidad, que a diferencia de otros métodos no determina directamente la vulnerabilidad de la edificación, sino que se compara con la Intensidad Sísmica; esto resulta en que un Índice de Vulnerabilidad puede estar relacionado con diversos niveles de vulnerabilidad dependiendo de la Intensidad Sísmica.
Otros Métodos: Otros métodos basados en un sistema de calificación son: El método de Velasco & Tassios, desarrollado en el proyecto Microzonificación Sismogeotécnica de Popayán;
Ibíd.
43
El Método de la Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica (AIS) desarrollado dentro del Manual de Construcción, Evaluación y Rehabilitación Sismo Resistente de Viviendas de Mampostería; El Método Argentino desarrollado en 1987 por la Unidad de Riesgo Sísmico y Desarrollo Local, para la evaluación de la vulnerabilidad sísmica del Gran Mendoza; El Método Italiano ISTC desarrollado por el “Istituto di Scienza e Tecnica delle Costruzioni” y la “Universitá degli Studi di Padova
y adaptado para el estudio de Vulnerabilidad Sísmica de Viviendas de Adobe en la Zona de Coelemu (8ª región de Chile); El Método Japonés desarrollado por Hirosawa en 1992 es utilizado para la evaluación de edificaciones de Hormigón Armado de mediana y baja altura construidas
mediante
método convencionales; El Método NAVFAC, desarrollado por G. Matzamura, J. Nicoletti y S. Freeman con el nombre de Seismic Design Guidelines for Up-Grading Existing Buildings y es aplicable a cualquier tipo de estructura; El Método Venezolano desarrollado por I. Rivera de U, D. Grisolia de C. y R. Sarmiento de la Universidad de los Andes de Mérida, Venezuela, este es aplicable a edificios de hormigón armado o Mampostería; El Método Mexicano desarrollado por J. Iglesias de la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM) evalúa la capacidad sísmica de edificios de Hormigón Armado de mediana altura; El Método PERCAL describe la vulnerabilidad de una estructura en términos de aceleración basal resistente última, la aceleración basal resistente elástica, el periodo fundamental de vibración de la estructura y función de daños; El
método
desarrollado
por
Hurtado
que
evalúa
la
vulnerabilidad sísmica de las edificaciones construidas en mampostería confinada y no confinada, generalmente de uno o dos pisos mediante el cálculo de la resistencia sísmica al cortante y la ductilidad en la dirección más desfavorable
44
teniendo en cuanta la longitud y espesor de sus muros, al igual que el peso de la vivienda 40.
6.2.1.3 Problemas Asociados a los Métodos Cualitativos: Caicedo et al
(1994) citado por Peralta (2003) afirma que los métodos subjetivos
no permiten la evaluación precisa de la vulnerabilidad de las edificaciones. A pesar de esto llegan a ser la única herramienta disponible en los casos para los cuales la modelización matemática, por medio de métodos cuantitativos, es muy costosa, compleja o involucra factores cuyo comportamiento es difícil de predecir
6.2.2 Métodos Cuantitativos : Los métodos cuantitativos sirven para profundizar en los resultados obtenidos de los métodos cualitativos, cuando estos últimos no entreguen resultados determinantes sobre la seguridad de la estructura41. Para realizar un análisis de vulnerabilidad utilizando métodos cuantitativos es necesario contar con información básica como: características de los materiales utilizados en la edificación, caracterización del suelo donde se encuentra emplazada la estructura y planos estructurales entre otra información42. Generalmente
los
análisis
cuantitativos
son
realizados
mediante
modelamiento de modelos equivalentes matemáticos de la estructura, en las cuales se deben considerar aspectos tales como 43:
El área del edificio y número de pisos
El sistema estructural sismo-resistente.
El área de los elementos resistentes ales como columnas y muros.
40
Peralta, 2003 Reque Cordoba, 2006 42 Ibíd. 43 Ibíd. 41
45
Las irregularidades estructurales en la edificación de análisis, etc.
6.2.2.1 Problemas Asociados a Los Métodos Cuantitativos : Los problemas asociados con los métodos cuantitativos, provienen básicamente de las dificultades intrínsecas de la modelización matemática de las estructuras reales. Las múltiples incertidumbres para evaluación del daño sísmico de una estructura, surgen desde el planteamiento de las hipótesis del modelo para el análisis estructural y la selección de los movimientos sísmicos del terreno. Así mismo, las propiedades reales de los materiales y de los elementos estructurales pueden llegar a ser muy diferentes dif erentes de las asumidas para el análisis y en la mayoría de los casos, estas son sencillamente desconocidas 44. Con relación a la selección de los movimientos sísmicos del terreno resulta complejo identificar las características del movimiento que describen la capacidad destructiva de un sismo, razón por la cual el movimiento del terreno es una de las fuentes de mayor incertidumbre 45. Es por todo lo anterior que resulta muy difícil, hasta el momento, predecir analíticamente con suficiente confiabilidad la vulnerabilidad sísmica de dichas estructuras por los métodos cuantitativos; además la evaluación de estructuras por este tipo de metodologías puede llegar a ser una labor muy difícil de ejecutar a gran escala 46
6. EVENTOS SISMICO SISMICO EN EL DEPARTAMENTO DEPARTAMENTO DE SUCRE Según datos del INGEOMINAS el mayor evento sismico registrado en el departamento de sucre tuvo lugar el 30 de junio de 1945 a las 6:18:28 (UT) con epicentro en los 9.5ºN 75.30ºO, con una magnitud de 5 en las
44
Peralta, 2003 Ibíd. 46 Ibíd. 45
46
escala de Richter y una intensidad máxima de VI, a aproximadamente 25 Km al noreste del casco urbano del municipio de Sincelejo.
Figura 9. Localización del Sismo del 30 de Junio de 1945, el mayor registrado en el departamento de Sucre. Fuente INGEOMINAS
CONVENCIONES Profundidad, Km. <30 30-70 70-120 120-180 >180
Magnitud, Ml 0 - 3 3 - 4
4-5 5 - 6 6 - 7
Figura 10. Sismos Ocurridos en el departamento de sucre entre Junio de 1993 y Abril de 2001. Fuente INGEOMINAS
47
De acuerdo al INGEOMINAS entre Junio de 1993 y Abril de 2001 se presentaron 13 sismos a una profundidad inferior a 30 Km: 2 con magnitud entre cero (0) y tres (3); 7 con magnitud entre tres (3) y cuatro (4); y 4 con magnitudes entre cuatro (4) y (5). Así mismo se presentaron 4 eventos sísmicos en profundidades entre 30Km y 70 Km: uno con magnitud de cero (0) a tres (3) y otros 3 con magnitudes de tres (3) a cuatro (4). (Ver Figura 10)
7. VULNERABILIDAD VULNERABILIDAD SÍSMICA EN ZONAS ZONAS RURALES RURALES Entendiendo
el
sector
rural
como
aquel
sector
asociado
predominantemente con aquellas actividades económicas agropecuarias o basadas en el uso de los recursos naturales, lo que incluye la actividad forestal y pesquera, así como actividades como ecoturismo o procesamiento agroindustrial, puede observarse que estas actividades se desarrollan generalmente en pueblos aislados y centros poblados pequeños. En el año 2004, América Latina y el Caribe contaba con una población rural de 125.7 millones de personas, lo que representa un 23% del total de acuerdo al informe de la FAO “El Estado Mundial de la Agricultura y
la Alimentación 2003- 2004”; Colombia según datos del DANE cuenta con una población rural cercana a los 10 millones de personas, el 24% de la población del país. A pesar de que la mayoría de la población de América Latina (Colombia incluida) y el Caribe se encuentra en los centros urbanos, la pobreza es un fenómeno rural, según datos de la CEPAL, en América Latina en el año 2004, el 41.7% de la población total era pobre y de ese total el 58.1% habitaba en zonas rurales. La Pobreza, la precariedad, la marginalidad económica y social son problemas que continúan afectando a la mayoría de la población de las zonas rurales en los países de la región
48
Figura 11. Vías en pésimo estado en la zona rural del Municipio de Sincelejo
El terremoto ocurrido en Perú el 15 de Agosto de 2007, dejó en claro que las zonas rurales (al menos en América Latina) son muy vulnerables a los eventos de carácter sísmico; y las causas están directamente relacionadas con lo establecido arriba entre ellas podemos citar 47:
Elevados Niveles de Pobreza (Pocos recursos para la adquisición o construcción de vivienda segura sísmicamente, o la reparación de las mismas; además del poco acceso a la información y a recursos educativos)
Carencia de institucionalidad tanto nacional como local que oriente el Desarrollo Rural, formule políticas, diseñe estrategias y acciones coherentes (Esto se traduce en la inexistencia de planes de contingencia ante eventos naturales, o siquiera planes de prevención a la comunidad, así como presencia nula de autoridades que regulen la utilización del terreno y la calidad de las construcciones en la zona)
Elevada Dispersión Geográfica (Que en caso de eventos sísmicos dificulta las labores de rescate al repartirse en una zona extensa. Ver figura )
Escasa Organización Comunitaria (Para la gestión de recursos para la atención y prevención de desastres)
47
Inadecuado Manejo de los Recursos Naturales.
Deficiente Infraestructura Física.
Deficiente prestación de Servicios Públicos
Acciones Estratégicas en el sector de la Agricultura y el Desarrollo Rural, Oteyza y Gozen, 2006
49
Escaso acceso a la tecnología y al conocimiento.
Baja capacitación del recurso humano y escasas oportunidades para lograrla.
Figura 12. Vías de Conexión entre la zona rural norte y la zona urbana en el municipio de Sincelejo. Imagen Original de Google Earth 2007.
Pero sin duda la deficiente estructura física así como la falta de regulación las construcciones son las causantes directas del desastre durante el evento sísmico; mientras que la obstrucción de vías por
deslizamientos y caída de puentes, el mismo estado de las vías (ver Figura 9) así como la dispersión geográfica (ver figura 10) y la escasa organización de la comunidad agravan el desastre después del evento sísmico. Las otras variables como el escaso acceso a la tecnología, al conocimiento y la baja capacitación del recurso humano dificultan la prevención antes del evento sísmico. Por tanto es comprensible que las zonas rurales (al menos en América Latina y El Caribe, incluyendo Colombia) sean más vulnerables ante los eventos sísmicos causando pérdidas humanas y económicas significativas para dicho sector.
50
1. METODOLOGÍA
Los procedimientos que se utilizaron para completar la evaluación de la vulnerabilidad sísmica de las instituciones educativas de la zona rural norte del municipio de Sincelejo comprenden:
Selección de las Metodologías de Evaluación
Obtención de Datos Existentes
Planeación y Aplicación de las Encuestas
Trabajo de Oficina
1.1 SELECCIÓN DE LAS METODOLOGÍAS METODOLOGÍAS DE EVALUACIÓN: Las metodologías se seleccionaron de tal manera que consistieran en análisis visuales rápidos y teniendo en cuenta la tipología estructural de la zona del estudio, que corresponde en su mayoría a edificaciones de mampostería no reforzada, de un solo piso y cubierta de asbesto-cemento; esto con el fin de que el estudio encajara con el perfil y grado de conocimientos en estructuras del Ingeniero Agrícola. Los métodos seleccionados debido a su aplicación en las edificaciones predominantes en la zona del estudio fueron f ueron los siguientes:
Método del Índice de Vulnerabilidad.
Método desarrollado por Henry Peralta (2002) Basado en la NSR-98.
Método Estructural HVE Desarrollado por la WHO-Europa. W HO-Europa.
1.1.1 MÉTODO DEL ÍNDICE DE VULNERABILIDAD VULNERABILIDAD Este método fue desarrollado por un grupo de investigadores italianos (Petrini y Benedetti) en 1982, a partir de la información de daño en edificios provocados por terremotos desde 1976. A partir de esta información se elaboró una gran base de datos con el índice de 51
vulnerabilidad para cada edificación y el daño sufrido por terremotos de determinada intensidad 48. El método del índice de vulnerabilidad propuesto por estos autores considera once parámetros para calificar la vulnerabilidad sísmica de edificaciones de mampostería no reforzada (MNR) y edificaciones de hormigón armado (HA). Éstos son el tipo de (1) organización y (2) calidad del sistema resistente, (3) la resistencia convencional, (4) la posición del edificio y la cimentación, (5) los entrepisos, (6) la configuración en planta, (7) la configuración en elevación, (8) la separación máxima ente muros, (9) el tipo de cubierta, (10) los elementos no estructurales y (11) el estado de conservación. Estos parámetros parámetros se han compilado compilado en un formulario de levantamiento, el cual se viene utilizando desde el año 1982, con el propósito de determinar de una forma rápida y sencilla la vulnerabilidad sísmica de edificios existentes Cada uno de estos parámetros tiene cuatro opciones de calificación (A, B, C, D) con un valor numérico de calificación dependiendo de cada ítem el cual es afectado por un coeficiente de peso que depende de la importancia del parámetro dentro de la vulnerabilidad sísmica de la edificación (ver Tabla 1). A partir de los valores obtenidos, se cuantifica la vulnerabilidad global de la edificación mediante una suma ponderada, a este valor se le conoce como Índice de Vulnerabilidad (Iv), según la expresión:
El valor que toma Iv oscila entre 0 y 382.5, por tanto si el Iv divido entre 382.5 genera un valor menor al 20%; la vulnerabilidad de la edificación es bueno. Si el valor del Iv se encuentra entre 20% y 40%, la vulnerabilidad de la edificación es regular; si el valor del Iv es mayor del 40%, la vulnerabilidad de la edificación es mala.
48
Evaluación del Riesgo Sísmico en Zonas Urbanas. Ulises Mena Hernández. 2002.
52
#
Parámetro
Ki A
Ki B
Ki C
Ki D
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Organización del sistema resistente Calidad del sistema resistente Resistencia convencional Posición del edificio y cimentación Diafragmas horizontales Configuración en planta Configuración en elevación Separación máxima entre muros Tipo de cubierta Elementos no estructurales Estado de conservación
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
5 5 5 5 5 5 5 5 15 0 5
25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25
45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45
Peso Wi 1,00 0,25 1,50 0,75 1,00 0,50 1,00 0,25 1,00 0,25 1,00
Tabla 2. Matriz de calificación de la vuln erabilidad de edificaciones de mampostería, Método del Índice de Vulnerabilidad
1.1.1.2 DESCRIPCIÓN DE LOS PARÁMETROS DEL MÉTODO
1.1.1.2.1 Organización del Sistema Resistente: Con este parámetro se evalúa el grado de organización de los elementos verticales prescindiendo del tipo de material. El elemento elemento significativo es la presencia y la eficiencia de la conexión entre las paredes ortogonales con tal de asegurar el comportamiento comportamiento en "cajón" "cajón" de la estructura. estructura. Se escoge una de las siguientes categorías: A) Edificio construido de acuerdo con las recomendaciones de la Norma Sismo Resistente Colombiana. B) Edificio que presentan conexiones realizadas mediante vigas o collares de amarre y enmarque de muros, utilizada para transmitir las cargas verticales aplicadas a los muros en todos los niveles de la estructura. C) Edificios que no presentan el tipo de conexiones del punto B, pero presentan buena ligazón entre sus paredes ortogonales resistentes. D) Edificio que no tiene sus paredes resistentes bien ligadas. li gadas. Para la evaluación de este parámetro se optó por el siguiente criterio: los edificios confinados se clasifican en el ítem A, los semiconfinados que no presentan vigas de amarre en toda la planta se clasifican en el ítem
C, y los que no presentan confinamiento se corresponde al ítem D.
53
Calidad del Sistema Resistente: Con este parámetro se determina el tipo de mampostería más frecuentemente utilizada, diferenciando, de modo cualitativo, su característica de resistencia con el fin de asegurar la eficiencia del comportamiento en en "cajón" de la estructura. La atribución de un edificio a una de las cuatro clases se efectúa en función de dos factores: por un lado, del tipo de material y de la forma de los elementos que constituyen la la mampostería. Por otro lado, de la homogeneidad homogeneidad del material y de las piezas, piezas, por toda la extensión extensión del muro. Se escoge una una de las siguientes categorías: A) Mampostería de ladrillo o bloque de buena calidad, con unidades homogéneas y de tamaño constante a lo largo de todo el panel de mampostería, existiendo ligamento entre todas las unidades. B) Mampostería de ladrillos o bloques con unidades no muy homogéneas en todo el panel. C) Mampostería de ladrillo de baja calidad y sin buen ligamento entre unidades. D) Mampostería de ladrillo de mala calidad sin ligamento entre unidades.
Resistencia Convencional: Con la hipótesis de un perfecto comportamiento en "cajón" de la estructura, la evaluación de la resistencia de un edificio de mampostería puede ser calculada con razonable confiabilidad. El procedimiento utilizado requiere del levantamiento de los datos: N:
número de pisos.
At :
área total cubierta en (m2).
Ax,y : área total de los muros resistentes en en el sentido X e Y respectivamente en (m 2). El área resistente resistente de los muros inclinados un un ángulo diferente de cero, respecto a la dirección considerada, se debe multiplicar por (cos )2. K:
resistencia a cortante característica del tipo de mampostería en
(Ton/m2). En el caso de que que la mampostería se componga de diferentes materiales, el valor de K se determina como un promedio ponderado de los valores de resistencia a cortante para cada uno de los materiales
i i
,
54
utilizando como factor de peso el porcentaje relativo en área A i de cada uno de ellos.
K
i Ai Ai
h:
altura media de los pisos en (m).
Pm:
peso específico de la mampostería en (Ton/m 3).
Ps:
peso por unidad de área del diafragma en (Ton/m 2).
El coeficiente sísmico C, se define como el factor entre la fuerza horizontal resistente al pie del edificio dividido entre el peso del mismo y está dado por la expresión:
C
a0
K
q N
1
q N 1.5
a0
K 1
Donde, A min A x ; A y B
max A x ; A y
a0 A / At B / A
q
A B h At
Pm
Ps
El valor de q representa el peso peso de un piso por unidad unidad de área cubierta cubierta y es igual al peso de los muros más el peso del diafragma horizontal, asumiendo que no existen variaciones excesivas de masa entre los diferentes pisos del edificio. Finalmente, la atribución de este parámetro dentro de una de las cuatro / C , en donde clases A, B, C, D se hace por medio del factor C /
C
es
un coeficiente sísmico de referencia que se toma como 0.4.
A) Edificio con 1. B) Edificio con 0.6 1. C) Edificio con 0.4 0.6. 55
D) Edificio con Para
este
0.4.
parámetro
se
tuvieron
en
cuenta
las
siguientes
consideraciones, correspondientes a los materiales y estructuras predominantes en la zona:
La esfuerzo cortante máximo para paneles de mampostería ( ) es de 18 T/m 2, que corresponde a bloques huecos, ladrillos macizos de buena calidad. El peso específico de la mampostería es 1.3 T/m 3. El peso por unidad de área de forjado es 0.2 T/m 3
Las áreas totales resistentes de muros en la dirección x fueron tomadas en la distancia más corta de las edificaciones y las áreas totales resistentes de muros en la dirección y fueron tomadas en la distancia más larga de las edificaciones.
Posición del edificio y de la cimentación: Con este parámetro se evalúa, hasta donde es posible por medio de una simple inspección visual, la influencia del terreno y de la cimentación en el comportamiento sísmico del edificio. edificio. Para ello se tiene tiene en cuenta algunos aspectos, aspectos, tales como: la consistencia y la pendiente del terreno, la eventual ubicación de la cimentación a diferente cota y la presencia de empuje no equilibrado debido a un terraplén. Se escoge una de las siguientes categorías: categorías: A) Edificio cimentado sobre terreno estable con pendiente inferior o igual al 10%. La fundación está ubicada a una misma cota. Ausencia de empuje no equilibrado debido a un terraplén. B) Edificio cimentado sobre roca con pendiente comprendida entre un 10% y un 30% o sobre terreno suelto con pendiente comprendida entre un 10% y un 20%. La diferencia máxima máxima entre las cotas de la fundación es inferior a 1 metro. Ausencia de empuje no equilibrado debido debido a un terraplén. C) Edificio cimentado sobre terreno suelto con pendiente comprendida entre un 20% y un 30% o sobre terreno rocoso con pendiente comprendida entre un un 30% y un 50%. La diferencia diferencia máxima entre las cotas de la fundación es inferior a 1 metro. Presencia de empuje no no equilibrado debido a un terraplén. D) Edificio cimentado sobre terreno suelto con pendiente mayor al 30% o sobre terreno rocoso rocoso con pendiente pendiente mayor mayor al 50%. La diferencia diferencia 56
máxima entre las cotas cotas de la fundación fundación es superior superior a 1 metro. Presencia de empuje no equilibrado debido a un terraplén. t erraplén.
Forjados Horizontales: La calidad del esquema resistente de piso tiene una notable importancia para garantizar el correcto funcionamiento de los elementos resistentes verticales. verticales. Se escoge escoge una de las siguientes categorías: A) Edificio con sistemas de forjado, de cualquier naturaleza, que satisfacen las condiciones: 1. Ausencia de planos a desnivel. desnivel. 2. Deformabilidad despreciable en el plano del forjado 3. Conexiones eficientes entre sistema de forjado y panel
B) Edificio con diafragma como los de la clase A, pero que no cumplen con la condición 1. C) Edificio con diafragmas como los de la clase A, pero que no cumplen con las condiciones 1 y 2. D) Edificio cuyos diafragmas no cumplen ninguna de las tres condiciones. Para la evaluación de este parámetro se tuvo en cuenta la siguiente consideración: los edificios confinados se clasificaron como A, debido a que cumplen las tres condiciones; para los semiconfinados y no confinados se clasifican como D.
Configuración en Planta: El comportamiento sísmico de un edificio depende de la forma en planta del del mismo. En el caso caso de edificios rectangulares es significativo la relación 1 = a / L entre las dimensiones en planta del lado menor y mayor. También es necesario tener tener en cuenta las protuberancias del cuerpo principal mediante la relación 2 = b / L. En la Figura 6.21 se explica el significado de los dos valores que se deben reportar, para lo cual se evalúa siempre el caso más desfavorable.
57
Figura 13. Irregularidad en Planta. Método del Índice de Vulnerabilidad. Fuente Chavarría et al. 2001
La asignación de este parámetro dentro de una de las cuatro clases, se realiza con base en las condiciones:
A) Edificio con
1
0.8 ó 2 0.1.
B) Edificio con 0.8 1
0.6 ó 0.1 2 0.2.
C) Edificio con 0.6 1
0.4 ó 0.2 2 0.3.
D) Edificio con 0.4 1 ó 0.3
2.
Configuración en Elevación: En el caso de edificios de mampostería, sobre todo para los más antiguos, la principal causa de irregularidad está constituida por la presencia de porches y torretas. La presencia presencia de porches se reporta como la relación porcentual entre el área en planta del mismo y la superficie total del piso. La presencia presencia de torretas de altura y masa significativa significativa respecto a la parte restante del edificio se reporta mediante la relación T/H, tal como se indica en la Figura 6.22. No se deben tener en cuenta las torretas de modesta dimensión tales como chimeneas, escapes de ventilación, etc.
También se reporta la variación de masa en porcentaje M/M entre dos pisos sucesivos, sucesivos, siendo M la masa del piso más más bajo y utilizando el signo (+) si se trata de aumento o el (-) si se trata de disminución de 58
masa hacia lo alto del edificio. La anterior relación relación puede ser ser sustituida por la variación de áreas respectivas A/A, evaluando en cualquiera cualquiera de los dos casos el más desfavorable.
T
T
H H
H
Figura 14. Irregularidad Vertical. Método del Índice de Vulnerabilidad. Fuente Chavarría et al. 2001
La asignación de este parámetro, dentro de una de las cuatro clases, se realiza con base en las condiciones:
A) Edificio con -M/M 10%. B) Superficie porche
10%
C) Superficie porche = 10% 2/3. D) Superficie porche
ó 10% -M/M 20%.
20% ó -M/M 20% ó T/H
20% ó M/M 0 ó T/H 2/3.
Espaciamiento Máxima entre Muros: Con este parámetro se tiene en cuenta la presencia de muros maestros intersectados por muros transversales ubicados ubicados a distancia excesiva excesiva entre ellos. Se reporta el factor L/S, donde L es el espaciamiento de los muros transversales y S el espesor del muro maestro, evaluando siempre el caso más desfavorable. La asignación de este parámetro, dentro de una de las cuatro clases, se realiza con base en las condiciones:
A) Edificio con L/S 15. 59
B) Edificio con 15 L/S 18. C) Edificio con 18 L/S 25. D) Edificio con L/S 25.
Tipo de Cubierta: Se tiene en cuenta con este parámetro, la capacidad del techo para resistir fuerzas sísmicas. Se escoge una de las siguientes categorías: viga cumbrera. Edificio A) Edificio con cubierta estable, y provisto de viga con cubierta plana.
B) Edificio con cubierta estable y bien conectada a los muros, pero sin viga cumbrera. Edificio con cubierta cubierta parcialmente estable y provista provista de viga cumbrera. C) Edificio con cubierta inestable, provista de viga cumbrera. D) Edificio con cubierta inestable, sin viga cumbrera.
CLASE C 1/h>20
CLASE B
1/h<20
CLASE A
Figura 15. Tipo de Cubierta. Método del Índice de Vulnerabilidad
Elementos No Estructurales: Estructurales: Se tiene en cuenta con este parámetro la presencia de cornisas, parapetos o cualquier elemento no estructural que pueda causar causar daño a personas personas o cosas. Se trata de un parámetro parámetro secundario, para fines de la evaluación de la vulnerabilidad, por lo cual no se hace ninguna ninguna distinción entre las dos primeras clases. clases. Se escoge una de las siguientes categorías: A) Edificio sin cornisas y sin sin parapetos ni balcones. balcones. Edificio con con cornisas bien conectadas a los paneles, paneles, con chimeneas de pequeña pequeña 60
dimensión y de peso modesto. Edificio con balcones que son extinciones de los forjados estructurales.
B) Edificio sin cornisas y sin parapetos ni balcones. balcones. Edificio con con cornisas bien conectadas a los paneles, paneles, con chimeneas de pequeña pequeña dimensión y de peso modesto. Edificio con con balcones que son extinciones de los forjados estructurales. C) Edificio con elementos externos a la estructura, de pequeña dimensión y mal conectados a la estructura principal D) Edificio que presenta chimeneas o cualquier otro tipo de elemento en el techo, mal vinculado a la estructura. Parapetos u otros elementos de peso significativo, mal construidos, que pueden caer en caso de terremoto. Edificio con balcones construidos posteriormente a la estructura principal y conectada a ésta de modo m odo deficiente.
Estado de Conservación: Conservación: Se reporta una de las clases: A) Muros en buena condición, sin daños visibles. B) Muros que presentan agrietamiento tipo capilar no extendido en todo el panel, con excepción de los casos en los casos en que dicho agrietamiento ha sido provocado por terremotos. C) Muros con grietas de tamaño medio entre 2 a 3 milímetros de ancho o con agrietamiento tipo tipo capilar de origen sísmico. Edificio que no presenta lesiones pero que se caracteriza por un estado mediocre de conservación de la mampostería. D) Muros que presentan, un fuerte deterioro de sus materiales constituyentes o con agrietamiento de espesor superior a 3 milímetros.
1.1.2 MÉTODO MÉTODO DESARROLLADO POR HENRY PERALTA (2002) BASADO EN LA NSR-98 Esta metodología fue desarrollada por el Ingeniero Civil Henry Peralta en el año 2002 en su Trabajo de Grado Escenarios de vulnerabilidad y daño sísmico de las edificaciones de mampostería de uno y dos pisos en el barrio San Antonio, Cali – Colombia; Esta metodología se presentó como
respuesta a la inexistencia de una metodología estándar aplicable en su totalidad a cualquier región . Con base en los fundamentos teóricos de la sismo resistencia y en el estudio de las causas de falla sísmica de edificaciones por terremotos 61
ocurridos en el pasado, el autor determinó una serie de parámetros denominados Indicadores de Vulnerabilidad Sísmica. Cada uno de estos indicadores recibe una calificación que puede ser 50, 25 ó 5, correspondiendo, el primer y máximo valor a una condición desfavorable como Vulnerabilidad Alta, el segundo a una condición intermedia como
Vulnerabilidad Moderada y el tercero a una condición favorable como Vulnerabilidad Baja, de acuerdo a los criterios de calificación que se describen más adelante. Una vez calificado cada indicador, se procede a sumar los valores respectivos para obtener el grado de vulnerabilidad física global cualitativa de la edificación de acuerdo a la siguiente expresión.
Donde GV es el grado de vulnerabilidad sísmica y donde Iv es el indicador de vulnerabilidad. Sí el parámetro supera el valor de 150 la edificación calificará con Vulnerabilidad Baja, entre 150 y 375 calificará con
Vulnerabilidad Moderada y por último si está por encima de 375, calificará con Vulnerabilidad Alta. La matriz para la calificación de la vulnerabilidad sísmica, está compuesta por ocho indicadores de vulnerabilidad básicos, estos son: (1) época de construcción, (2) sistema estructural, (3) geometría, (4) peso de la edificación, (5) rigidez, (6) elementos no estructurales, (7) suelo y cimentación, y (7) el estado de conservación. Dentro de estos indicadores se consideran unos subindicadores, que pueden ser considerados en un menor o mayor número dependiendo el grado de detalle de la evaluación que se quiera realizar. Estos parámetros se muestran en la tabla 2.
1.1.2.1
DESCRIPCIÓN DE LOS PARAMETROS
Los parámetros propuestos por Peralta para la evaluación de la vulnerabilidad presentados
en su Trabajo de Grado Escenarios de
vulnerabilidad y daño sísmico de las edificaciones de mampostería de uno y dos pisos en el barrio San Antonio, Cali – Colombia como parámetros 62
que inciden de manera importante en el comportamiento sísmico de una edificación son: Grado de Vulnerabilidad Sísmica Alta Moderado Bajo 1 Época de Construcción 50 25 5 2 Tipología Estructural 50 25 5 3.1 Configuración en planta 50 **** 5 3.2 Configuración en altura 50 **** 5 4.1 Número de Pisos 50 **** 5 4.2 Tipo de cubierta 50 25 5 5.1 Tipo de Mampostería 50 **** 5 5.2 Espesor de Muros 50 25 5 5.3 Cantidad de Muros 50 25 5 5.4 Altura de Muros 50 **** 5 6 Elementos No Estructurales 50 25 5 7.1 Coeficiente de sitio 50 25 5 7.2 Terreno de fundación 50 25 5 7.3 Posición del edificio y la cimentación 50 25 5 8 Estado de Conservación 50 25 5 Tabla 3. Matriz de Calificación para el método de Evaluación de la Vulnerabilidad Sísmica Nº
Indicadores de Vulnerabilidad
desarrollado por Henry Peralta (2002)
Época de Construcción: Mediante este indicador se pueden identificar los estilos arquitectónicos y las características constructivas, técnicas y prácticas constructivas, nivel de diseño, normas y materiales utilizados en una determinada época. Igualmente, interesa este dato para compararlo con la fecha del código de construcción vigente. Los parámetros utilizados para calificar este indicador, tienen en cuenta tres periodos:
Edificaciones construidas antes de 1985 Este periodo reúne las edificaciones construidas antes de la vigencia de la ley 1400 del 23 de junio de 1983, Código Colombiano de Construcciones Sismo Resistentes, CCCSR-84. Este parámetro recibe la calificación de 50, que corresponde a un grado de vulnerabilidad alta debido a:
Antigüedad de las construcciones cuyos materiales posiblemente han perdido sus propiedades resistentes. Baja calidad inicial de los materiales de construcción. Baja calidad o falta de control en la mano de obra. Errores de estructuración y forma de la edificación.
63
Mutilaciones o adiciones mal concebidas, para cambio de uso. Falta de mantenimiento. Incumplimiento de las mínimas normas de diseño y construcción sismo resistente establecidas en el código de construcción.
Edificaciones construidas entre 1985 y 1998 El segundo periodo se establece entre 1985 y 1998. A partir de 1984 con la expedición del CCCSR-84. Este parámetro recibe la calificación de 25 que corresponde a un grado de vulnerabilidad Moderada, debido a que:
Las edificaciones construidas en este periodo, por lo general presentan todavía deficiencias estructurales y constructivas, incumpliendo en gran medida los requerimientos del CCCSR-84. A pesar de la existencia de este código de diseño y construcción sismo resistente, su aplicabilidad fue un proceso lento en los sectores populares, durante el periodo en mención, debido a la falta de medidas estrictas para el cumplimiento de las normas y de control por parte de las autoridades competentes (Licencias de Construcción).
Edificaciones construidas después de 1998 El tercer periodo se establece a partir de 1998, para el cual se considera que las edificaciones, cuentan con las mínimas normas de construcción sismos resistentes estipulados en el Titulo E de la NSR- 98 , a no ser que mediante la inspección visual se compruebe lo
contrario. Este parámetro recibe la calificación de 5 que corresponde a un grado de vulnerabilidad baja , debido a que: La edificación fue diseñada y construida, como lo especifica la nueva Ley de Diseño y Construcción Sismo Resistente NSR-98, aplicando las mínimas normas estipuladas en el Titulo E de la misma. Se supone que las edificaciones cuentan con una licencia de construcción.
Sistema estructural (resistencia sísmica): Mediante este indicador se determina el tipo de sistema resistente que compone la tipología estructural de la edificación, de muros portantes, que pueden estar
64
confinados o reforzados. Para el caso específico de este estudio, las edificaciones se determinaron tres clasificaciones: 1. Edificaciones con tipología estructural de muros portantes de mampostería confinada (MC). 2. Edificaciones de mampostería parcialmente confinada ( MPC). 3. Edificaciones de mampostería no confinada (MNC). Los parámetros utilizados para calificar este indicador, son:
Edificación en mampostería no confinada (MNC). Las edificaciones construidas antes de la vigencia del CCCSR-84, se componen de muros portantes de mampostería no reforzada ni confinada. Por lo tanto, estas edificaciones clasifican en el sistema estructural (MNC). En los casos en que no fue posible determinar y demostrar mediante una inspección visual la existencia de confinamiento en los muros, se asume que la edificación clasifica en (MNC). Este parámetro recibe la calificación de 50 que corresponde a un grado de vulnerabilidad alta .
FIGURA 16. Tipología estructural de la edificación. Fuente ACIS
Edificación en mampostería parcialmente confinada (MPC) Se considera que la mampostería confinada se desarrolla a partir de 1985 con la expedición del CCCSR-84. Este parámetro recibe la calificación de 25 que corresponde a un grado de vulnerabilidad moderada , estableciéndose los siguientes criterios para su clasificación.
65
Las edificaciones construidas en el periodo comprendido entre 1985 y 1998, presentan todavía deficiencias constructivas, que no están acordes con lo estipulado en el CCCSR-84, como la utilización de acero liso como refuerzo principal, la parcialidad en la utilización del confinamiento en muros, falta de amarres, etc. Por lo tanto, esta edificación clasifica como sistema estructural de muros portantes (MPC). Donde no es posible determinar y demostrar mediante una inspección visual la parcialidad del confinamiento en los muros, se asume que las edificaciones califican como (MNC).
Edificación en mampostería confinada (MC). Se considera que las edificaciones construidas después de 1998 cuentan con las mínimas normas de construcción sismo resistente. Por lo tanto las edificaciones clasifican como sistema estructural de muros portantes en (MC). Este parámetro recibe la calificación de 5, que corresponde a un grado de vulnerabilidad baja . Donde no es posible determinar y demostrar mediante una inspección visual la existencia de confinamiento en los muros, se asume que la edificación califica como (MNC).
Geometría (forma de la edificación): Con base en los criterios establecidos en el marco teórico de este trabajo, éste indicador considera y califica el grado de vulnerabilidad sísmica de acuerdo con la configuración geométrica en planta y en altura de la edificación de la manera siguiente:
Configuración en planta. Los criterios establecidos para la calificación de este indicador de vulnerabilidad se realizan a partir de la determinación de la regularidad o irregularidad de la edificación en planta, mediante la medición de las área construidas (se considera la parte de la vivienda con cubierta) y área libre (que corresponde a las áreas de patios o corredores). Además de la determinación del ancho y largo de la edificación. Teniendo como base la cartografía disponible del sector en estudio o las cartas catastrales). 66
Regularidad en planta Una edificación es regular en planta si: a. L <= 3a (Largo menor o igual tres veces su ancho).
Figura 17a. Regularidad en Planta. Método de Peralta. Fuente ACIS
a. Su área en planta planta cumple alguna de de las condiciones mostradas. Donde A es el área construida de la edificación.
Figura 17b. Irregularidad en Planta. Método de Peralta. Fuente ACIS
Su calificación será de 5, que corresponde a vulnerabilidad baja .
Irregularidad en planta Una edificación presenta irregularidad en planta si:
a. L > 3a (Largo mayor mayor a tres veces veces su ancho)
Figura 18a. Irregularidad en Planta. Método de Peralta
67
b. Su área en planta cumple con las condiciones siguientes Su calificación será de 50 que corresponde a vulnerabilidad alta .
Figura 18b. Irregularidad en Planta. Método de Peralta
Configuración en Altura
Los criterios establecidos para la calificación de este parámetro se establecen a continuación:
Regularidad en altura La edificación es regular si: a. No presenta escalonamientos ni retrocesos o voladizos excesivos.
Figura 19a. Regularidad Vertical. Método de Peralta. Fuente ACIS
b. la diferencia entre las áreas del piso inferior con respecto al superior no supera el 20 % y el piso superior está alineado con el piso inferior. Su calificación será de 5 que corresponde a un grado de vulnerabilidad baja.
68
Figura 19b. Regularidad Vertical. Método de Peralta. Fuente ACIS
Irregularidad en altura
a. Presenta escalonamientos y retrocesos o voladizos excesivos
Figura 20a. Irregularidad en Altura. Fuente ACIS
b. la diferencia entre las áreas del piso inferior con respecto al superior supera el 20 % y el piso superior de la edificación no está alineado con el piso inferior. Este indicador recibe una calificación de 50 que corresponde a vulnerabilidad alta.
Figura 20b. Irregularidad en Altura. Método de Peralta. Fuente ACIS
69
Peso de la edificación. El peso de una edificación influye de manera importante en el comportamiento sísmico del edificio. Entre más pesada sea una edificación las fuerzas actuantes sobre los componentes de la edificación serán mayores, lo que significa que si estas no están diseñadas para soportar este tipo de solicitaciones, podrán fallar ocasionado graves daños. Este método establece dos criterios que permiten de una manera cualitativa identificar los factores determinantes que inciden en el peso de una edificación, como el número de pisos y el peso de la cubierta, para los cuales se establecieron los siguientes criterios. Número de pisos. Entre más pisos tenga una edificación su peso será mayor y por lo tanto las fuerzas inerciales se incrementarán. Por tanto: Edificaciones de dos ó más pisos Si la edificación tiene dos o más pisos, calificará con un valor de 50 que corresponde a vulnerabilidad alta . Edificaciones de un piso Si la edificación es de un piso, calificará con un valor de 5 que corresponde a vulnerabilidad baja . Tipo de cubierta. Cuando una cubierta es muy pesada puede ocasionar un efecto de péndulo invertido causando grandes esfuerzos sobre los elementos de apoyo. Además, si no está debidamente amarrada o conectada con la estructura del edificio puede provocar la falla súbita de los muros de soporte, produciendo un efecto de volcamiento. Para calificar la incidencia del peso de la cubierta en el comportamiento sísmico de la edificación, se clasificaron según su peso. Edificaciones con cubierta pesada: Pueden estar constituidas por teja de barro, por losas aligeradas ó macizas, y por la combinación de teja de barro más teja de asbesto cemento. La calificación asignada es 50 que corresponde a vulnerabilidad alta .
70
Edificaciones con cubierta de peso moderado: Conformadas por teja de asbesto cemento. La calificación asignada es 25 que corresponde a vulnerabilidad moderada . Edificaciones con cubierta liviana: Conformadas por teja de zinc. La calificación asignada es de 5 que corresponde a vulnerabilidad baja .
Rigidez de la edificación. Esta propiedad constituye en factor importante dentro del comportamiento sísmico de una edificación, debido a que de ella dependen las deformaciones que pueda tener frente a las solicitaciones sísmicas. De acuerdo con lo anterior una estructura muy flexible o poco sólida tiende a deformarse más y se pueden generar daños graves en paredes, elementos no arquitectónicos e instalaciones. Por lo tanto, debe existir una uniformidad en la distribución de la resistencia y ductilidad en cada uno de los componentes de la edificación. Para calificar la rigidez se determinaron los siguientes parámetros.
Cantidad de muros (resistencia sísmica de muros en las dos direcciones). Este indicador califica la vulnerabilidad sísmica en términos de la estimación de la mínima cantidad de muros que debe tener una edificación en cada una de sus dos direcciones, de acuerdo con su espesor y la zona sísmica en donde se encuentre. Para el cálculo de la longitud mínima de muros la Asociación Colombiana de Ingeniera Sísmica establece la siguiente ecuación ( AIS , 2001): Lo = (Mo x Ap)/t
71
Donde:
Ap = área en m² de la planta (Si la cubierta es liviana, lámina, asbesto cemento, Ap se puede multiplicar por 0.67). t = espesor de muros en mm. Lo = Longitud total de muros en una dirección. Mo= coeficiente que se obtiene de la tabla siguiente. Zona Sísmica
Aa
Mo
Alta
0.4
33
0.35
30
0.3
25
0.25
21
0.2
17
0.15
13
0.1
8
0.05
4
Intermedia
Baja
Tabla 4. Valor de (Mo) para distintas aceleraciones (Aa)
Cantidad óptima de muros Sí existen muros estructurales en las dos direcciones principales de la edificación y estos están confinados o reforzados y hay una longitud total de muros en cada una de las dos direcciones principales al menos igual al valor dado por la ecuación arriba mostrada, la edificación calificará con un valor de 5 que corresponde a vulnerabilidad
Figura 21. Cantidad Óptima de Muros
72
Cantidad aceptable de muros Sí la mayoría de muros se concentran en una dirección, en un 60 %, ó los muros cumplen con la condición dada en la formula anterior, pero no están confinados ni reforzados, la edificación calificará con un valor de 25 que corresponde a vulnerabilidad moderada .
Figura 22. Cantidad Aceptable de Muros
Cantidad deficiente de muros Más del 70 % de los muros están en una dirección ó la longitud total de muros estructurales en cualquier dirección es mucho menor que la calculada con la ecuación arriba expresada. La edificación calificara con un valor de 50 que corresponde a vulnerabilidad alta .
Figura 23. Cantidad Deficiente de Muros
Material de muros (calidad de la mampostería y morteros de pega).Califica la calidad de la mampostería utilizada en la construcción de las edificaciones. Se puede decir que las edificaciones construidas en unidades de mampostería de ladrillo pegado con morteros compuestos por cemento y arena, son más resistentes a fallar. De acuerdo con lo anterior se establecieron los 73
siguientes criterios que califican la vulnerabilidad, teniendo en cuenta el tipo de mampostería y mortero de pega utilizados
Material de muros de comportamiento deficiente: Las edificaciones cuyos muros están conformados por unidades de mampostería de adobe y mortero de barro reciben una calificación de 50 que corresponde a vulnerabilidad alta . Material de muros de comportamiento aceptable: Las edificaciones cuyos muros están conformados por unidades de mampostería de ladrillo de arcilla cocida y mortero compuesto por cal y arena popularmente llamado “calicanto” ó “argamasa” reciben una
calificación de 25, que corresponde a una vulnerabilidad moderada .
Material de muros de comportamiento óptimo: Las edificaciones cuyos muros están conformados por unidades de mampostería de ladrillo de arcilla cocida y mortero compuesto por cemento y arena reciben una calificación de 5, que corresponde a una vulnerabilidad baja .
Espesor de Muros: De acuerdo con la Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica (AIS, 2001), los muros portantes o estructurales de una de una edificación deben tener espesores mayores o iguales a los mínimos de acuerdo a la zona de amenaza sísmica de una región determinada. Entre mayor sea el espesor de los muros de una edificación, mayor será la resistencia a los esfuerzos generados por la carga sísmica, proporcionándole una mejor estabilidad así como una mejor transmisión de las cargas, tanto estáticas como dinámicas, y una mayor rigidez. Amenaza
Número de niveles de construcción
Sísmica
Un Piso
Dos Pisos 1er Piso
2do Piso
Alta
11
11
10
Intermedia
10
11
9.5
Baja
9.5
11
9.5
Tabla 5. Espesor mínimo de muros en centímetros.
74
Esta metodología plantea los siguiente criterios para la calificación de este indicador, teniendo como fundamento teórico que entre mayor sea el espesor de un muro mayor será su resistencia y estabilidad frente a las solicitaciones estáticas y dinámicas.
Espesor de muros <= 15 cm: Si el espesor de los muros es menor o igual a 15 cm, recibe una calificación de 50 que corresponde a vulnerabilidad alta . Espesor de muros > 15 cm < 40 cm: Si el espesor de los muros es mayor a 15 cm y menor a 40, recibe una calificación de 25, que corresponde a vulnerabilidad moderada. Espesor de muros > = 40 cm: Si el espesor de los muros de es mayor a 40 cm, recibe una calificación de 5, que corresponde a vulnerabilidad baja .
Altura de muros. De acuerdo con AIS (2001), los muros portantes o estructurales de edificaciones de 1 y 2 pisos no deben ser muy esbeltos . Entre mayor altura tenga un muro, dependiendo de las cargas a que sea sometido, tenderá a pandearse o a flexionarse, siendo expuesto a mayores deformaciones, afectando la rigidez global de la edificación. De esta forma, se sabe que la altura de un muro no debe ser mayor a 20 veces su espesor ( CISMID , 1980). En este orden de ideas, se establecieron los siguientes criterios para la calificación de la vulnerabilidad por altura de muros: Altura óptima de muros: Si la altura de los muros es menor o igual a 20 veces su espesor recibirá una calificación de 5, lo cual corresponde a vulnerabilidad baja . Altura de muros deficiente: Si la altura de los muros es mayor a 20 veces su espesor, recibirá una calificación de 50, que corresponde a una vulnerabilidad alta.
Elementos no estructurales. estructurales. En este indicador se tiene en cuenta la presencia de áticos o parapetos, cornisas, aleros, voladizos, adornos, antepechos o 75
cualquier otro elemento no estructural, que pueda fallar o causar daño a las personas. De acuerdo con la anterior se establecieron los siguientes criterios de calificación:
Elementos no estructurales susceptibles a caerse: Si el edificio presenta elementos no estructurales susceptibles a caerse como los mencionados anteriormente, calificará con 50, lo cual significa vulnerabilidad alta . Elemento no estructurales bien amarrados: Si no presenta elementos no estructurales susceptibles a caerse como los mencionados anteriormente, la edificación calificará con 5, lo cual significa vulnerabilidad baja .
Suelo y cimentación. Las características geotécnicas de los depósitos sobre el cual se asienta una edificación influyen en la respuesta sísmica de la misma. Las cimentaciones o el sistema de apoyo sobre el cual la edificación transmite sus cargas puede ser afectada por hundimientos, deslizamientos o pérdidas de la capacidad portante del suelo, lo cual puede hacer altamente vulnerable una edificación. Se definieron 3 parámetros o indicadores que pueden caracterizar la vulnerabilidad de una edificación sobre un tipo de suelo determinado estos son:
Coeficiente de sitio. Perfil de Suelo S-1: Si la edificación se asienta sobre un tipo de perfil de suelo S1, se califica con 5, que corresponde a vulnerabilidad baja . Perfil de suelo S-2 ó S-3: Si la edificación se asienta sobre un tipo de perfil de suelo S2 o S3, se califica con 25, que corresponde a vulnerabilidad moderada. perfil Perfil de suelo S-4: Si la edificación se asienta sobre un tipo de perfil de suelo S4, se califica con 50, que corresponde a vulnerabilidad alta.
76
Terreno de fundación Este parámetro califica el grado de consistencia del suelo y la estabilidad de los depósitos de suelo sobre los cuales se asientan las edificaciones, a partir de los siguientes criterios: Suelo de consistencia firme Si la edificación se asienta sobre un suelo de consistencia firme, calificará con 5, que corresponde a vulnerabilidad baja . Suelo de consistencia intermedia Si la edificación se asienta sobre un suelo de consistencia mediana, calificará con 25, que corresponde a vulnerabilidad moderada . Suelo de consistencia blanda: Si la edificación se asienta sobre un suelo de consistencia blanda, calificará con 50, que corresponde a vulnerabilidad alta.
Posición del edificio y la cimentación. Con este parámetro se evalúa, hasta donde sea posible, por medio de una inspección visual la influencia del terreno y la cimentación en el Comportamiento sísmico del edificio, para ello, se tienen en cuenta la pendiente del terreno y el tipo de cimentación de la edificación. Los criterios para la calificación de la l a vulnerabilidad son: Pendiente del terreno < = 30 %: Si la edificación está asentada sobre una pendiente inferior o igual al 30% y su cimentación tiene presencia de vigas de amarre, recibe una calificación de 5, que corresponde a vulnerabilidad baja . Pendiente del terreno > 30 % y < 50 %: Si la edificación está asentada sobre una pendiente entre el 30% y el 50%, recibe una calificación de 25, que corresponde a vulnerabilidad moderada . Pendiente del terreno > 50 %: Si la edificación está asentada sobre una pendiente mayor al 50%, recibe una calificación de 50, que corresponde a vulnerabilidad alta .
77
Estado de conservación. Este parámetro tiene en cuenta el estado de conservación en que se encuentre la edificación y califica su vulnerabilidad de acuerdo con los siguientes criterios: Edificación en buen estado: Si la edificación está en buen estado, es decir, la estructura, la unidad de construcción y el aspecto físico demuestran calidad, resistencia y conservación, recibe una calificación de 5 que corresponde a vulnerabilidad, que corresponde a una vulnerabilidad baja . Edificación en regular estado: Si la edificación está en regular estado, es decir, la estructura, la unidad de construcción y el aspecto físico demuestran que ha sufrido deterioro en cuanto a calidad, resistencia y conservación, recibe una calificación de 25 que corresponde a una vulnerabilidad moderada . Edificación en mal estado: Si la edificación está en mal estado, es decir, cuando la construcción ha entrado en una franco deterioro de la estructura, unidad arquitectónica y estado ruinoso de los materiales con que fue construida, recibe una calificación de 50 que corresponde a una vulnerabilidad alta
1.1.3. METODO ESTRUCTURAL HVE DESARROLLADO POR LA WHOEUROPA Este método fue desarrollado inicialmente para establecer la vulnerabilidad sísmica en los centros hospitalarios en Europa, sin la utilización de conocimientos avanzados en Ingeniería Estructural, software y enormes cantidades de datos; así como para establecer un método de evaluación uniforme, que pudiese aplicarse en cualquier región de Europa y por extensión del mundo. Este método consiste en una evaluación preliminar, que se utiliza para identificar los posibles elementos débiles en la estructura analizada, determinar prioridades para evaluaciones más profundas y posibles medidas de mitigación. Aunque este método se diseñó teniendo en cuenta 78
las características de las edificaciones de los centros hospitalarios y de salud en Europa, es fácilmente adaptable a cualquier tipo de edificación, ya que los conceptos en que se basa, son los mismos que se utilizan en cualquier método de evaluación de la vulnerabilidad sísmica. El aspecto que diferencia a este método de los otros es que utiliza la Escala Macro-Sísmica Europea (EMS-98) para determinar la posible demanda sísmica. Este método conocido como Evaluación Integrada de Vulnerabilidad (HVE, por sus siglas en inglés), se diseñó para el desarrollo de evaluaciones preliminares de vulnerabilidad, donde se identifiquen elementos débiles en
la edificación, donde se determinen las prioridades para investigaciones más profundas donde sea necesario realizarlas. El método HVE es método híbrido, principalmente cualitativo que utiliza el análisis visual rápido combinado con el juicio de quien realiza el análisis. El proceso de evaluación depende del nivel de sismicidad. El análisis visual rápido se basa en la recolección de datos de la edificación mediante la observación de quien ejecuta el procedimiento. Los datos recolectados son procesados para finalmente arrojar el nivel de vulnerabilidad de la edificación en el aspecto estructural. El método consta de 11 parámetros para realizar la calificación: (1) Indice Básico de Vulnerabilidad, relacionado con el tipo de estructura de la edificación; (2) Mantenimiento; (3) Número de Pisos; (4) Pisos Ligeros; (5) Irregularidad en Planta; (6) Irregularidad I rregularidad Vertical (7) Pisos Sobrepuestos; (8) Techo Pesado; (9) Intervenciones de Refuerzo; (10) Pendiente del terreno; (11) Condición del suelo. De acuerdo al tipo de estructura presente en la edificación se escoge el Índice Básico de Vulnerabilidad y a medida que se evalúan los parámetros siguientes este Índice Básico se ve afectado por índices modificadores, diferentes en cada parámetro (Ver Tabla 5). Luego de finalizado el proceso se obtiene el índice total de vulnerabilidad, que se compara con la Intensidad Sísmica (EMS-98) y se establece el nivel de vulnerabilidad para las diversas intensidades. (Ver Tabla 6)
79
#
Indicador
1
Básico (Tipo de Edificación) Mantenimiento Número de Pisos Pisos Ligeros Techo Pesado Pendiente del Suelo Intervenciones Refuerzo Pisos Sobrepuestos Irregularidad Vertical Irregularidad en Planta Condiciones del Suelo
2. 3 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.
37 (M1,2)
37 (M3,1)
Bueno (-2) 1-2 (-1) Sí (+2) Sí (+2) Sí (+1) Si (-2) Si (+2) Sí (+1) Sí (+2) A (-2)
3-5 (+1)
B (0)
31(M3,4)
35 (M5)
Malo (+2) 6+ (+3) No (0) No (0) No (0) No (0) No (0) No (0) No (0) C (+2)
Tabla 6. Indicadores utilizados en la evaluación de la Vulnerabilidad Sísmica por el método Estructural HVE desarrollado por la WHO-Europa
Intensidad Sísmica 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Bajo <89 <81 <73 <65 <57 <49 <41 <33 <25 <17 <9 <1
Nivel de Vulnerabilidad Moderado 89-105 81-97 73-89 65-81 57-73 49-65 41-57 33-49 25-41 17-33 9-25 1-17
Alto >105 >97 >89 >81 >73 >65 >57 >49 >41 >33 >25 >17
Tabla 7. Rangos del Índice Total de Vulnerabilidad
1.1.3.1 EVALUACIÓN DE VULNERABILIDAD ESTRUCTURAL ESTRUCTURAL
TIPOS DE EDIFICACIÓN: Este parámetro determina el tipo de estructura que compone la edificación, incluyendo materiales y sistema de soporte de cargas, se clasifica como sigue a continuación: 80
EDIFICIOS M1, 2 (Valor: 37)
Figura 24. Mampostería en Piedra
Mampostería de Piedra, sin refuerzo alguno. Cargas soportadas total o parcialmente por muros y particiones. Las Piedras se ubican de tal forma que mejoran la resistencia de la estructura. No incluyen las edificaciones construidas en ladrillo. Mortero de calidad regular.
EDIFICIOS M3, 1 (Valor: 37) Edificaciones de máximo 2 pisos. Muros de Mampostería No Reforzada Cargas soportadas total o parcialmente por los muros y las particiones. Mampostería No Confinada
EDIFICIOS M3, 4. (Valor: 31)
Edificaciones hasta de 3 pisos Muros de Mampostería No Reforzada Presencia de Elementos (Vigas, Columnas) Reforzadas Sistema Resistente Formado por Muros No Reforzados y Elementos Reforzados Mampostería Confinada
EDIFICIOS M5 (Valor: 35)
Edificios de mampostería, con mampostería reforzada 81
No más de tres pisos Muros de Mampostería solida reforzada
Figura 25. Mampostería Reforzada
MANTENIMIENTO DE LA ESTRUCTURA
En este parámetro se considera las acciones de mantenimiento que se han aplicado a la estructura, se considera:
BUENO (Valor: -2): Se le asigna esta calificación a aquella a las que se le han aplicado acciones de mantenimiento y no presenten grietas, rajaduras y se vean en buen estado.
Figura 26. Edificación En Buenas Condiciones
MALO (Valor: +2): Se le asigna esta calificación a aquellas edificaciones a las que no se les han aplicado acciones de mantenimiento y que se encuentran deterioradas, en su estructura o en sus elementos arquitectónicos, generalmente la señal principal de una mala conservación de la edificación es la presencia de huecos, grietas o un mal aspecto general de la edificación. 82
Figura 27. Estructura En Malas Condiciones
NÚMERO DE PISOS
En este parámetro se considera el número de pisos de la edificación y se le asignan valores como se en lista a continuación:
Uno a Dos Pisos (1-2): Valor -1
Tres a Cinco Pisos (3-5): Valor +1
Más de 6 Pisos (+6): Valor +3
PISOS LIGEROS (PISOS DÉBILES)
En edificaciones de varios pisos en algunas ocasiones se presenta el caso de que la estructura presenta discontinuidad en sus elementos verticales, dejando espacios abiertos que afectan el comportamiento estructural de la edificación. En caso de que la edificación presente este tipo de discontinuidades se le asigna el Valor de +2, en caso de no presentar pisos ligeros se le asigna el Valor Nulo, es decir cero ( 0).
83
Figura 28. Edificación donde el primer piso se considera ligero o débil.
IRREGULARIDAD EN PLANTA
Aunque el método no especifica las condiciones para declarar una estructura como irregular en planta, el FEMA 154, al cual declara que “esta
condición (irregularidad en planta) es descrita generalmente como existente en aquellos edificios edificios que en planta tienen formas de “L”, “T”, “E”, “U”, “H” o “X” la cual suele ser común en las escuelas. Otra condición encontrada en
las escuelas es una discontinuidad en la fuerza en planta (como una amplia área multipropósito adya cente a las aulas de clase)”49 Con base en esta información las estructuras que presentan estas condiciones descritas se consideran irregulares para este método y se le asigna un Valor de +2, en caso de que las edificaciones en planta presenten formas rectangulares o cuadradas, se le asigna el Valor Nulo (0).
49
A guidebook to FEMA 154-Rapid Visual Screening of Buildings for Potential Seismic Hazards: A Handbook-For the use in the screening of school buildings. 1994.
84
Figura 29. Irregularidad en Planta. Método HVE
IRREGULARIDAD VERTICAL
El método tampoco especifica cuando se presenta la irregularidad vertical, sin embargo varios autores la definen como la discontinuidad en la resistencia, la solidez, la geometría o la masa de un piso con respecto a los pisos adyacentes 50. Cuando se trate de edificaciones de más de un piso y se presente una discontinuidad como la anteriormente descrita se le asigna a este parámetro un Valor de +1. Para edificaciones de un piso o para edificaciones de varios pisos que no presente esta discontinuidad, se le asigna el Valor Nulo (0).
PISOS SOBREPUESTOS
Cuando a una edificación luego de tener cierto tiempo de haber sido construida, se le adiciona uno o varios pisos, el peso total de la estructura aumenta, mientras que la resistencia generalmente se mantiene igual, por 50
Dr. Durgesh C. Rai, Seismic Evaluation and Strengthening of Existing Buildings. 2005.
85
tanto la existencia de pisos sobrepuestos aumenta la vulnerabilidad de la estructura frente a un evento sísmico. Para este parámetro, cuando la edificación presente uno o varios pisos sobrepuestos, se le asigna un Valor
de +2. En caso de no presentarlos se le asigna el Valor Nulo (0).
TECHO PESADO
Las cubiertas pesadas pueden ocasionar una carga importante para una edificación durante un evento sísmico. Las edificaciones con techos de tejas de barro o aquella cuya cubierta consista en placas hechas en concreto de tipo reforzado son consideradas como techo pesado y se les asigna un
Valor de +2. A las edificaciones con techos de asbesto cemento, zinc y palma; comunes en las edificaciones de la región se les asigna el Valor Nulo (0)
INTERVENCIONES DE REFUERZO
Las edificaciones son intervenidas en ocasiones para mejorar su estructura y para adaptarse a las nuevas normas de construcción en cierta región. En caso de que dichas intervenciones se hayan realizado, se le asigna un
Valor de -2, lo cual es un factor positivo dentro de la evaluación ; en caso de que no haya sido intervenida entonces se le asigna el Valor Nulo (0).
PENDIENTE DEL TERRENO
La pendiente del terreno ejerce una influencia significativa en la vulnerabilidad de una edificación, ya que mientras más grande sea dicha pendiente, mayor la probabilidad de un movimiento significativo del terreno o deslizamiento, la literatura europea 51 establece que cuando las pendientes alcanzan valores del 30% el peligro de avalanchas y deslizamientos incrementa. Por otro lado la literatura norteamericana 52 considera que los terrenos inclinados alcanzan esta categoría cuando su pendiente es del 51 52
Avalanches Danger, 2004 Steep Slope Development Permit Area Guidelines, City of Nanaimo, Canada
86
20%. Tomando la pendiente más baja tenemos que en caso de que la pendiente igual o mayor al 20% se presente se le asigna a este parámetro un Valor de +1, en caso de presentar una pendiente menor a este valor se le asigna el Valor Nulo (0).
CATEGORÍA DE LO SUELOS De acuerdo con el EC-8 (Eurocode 8) los suelos se clasifican en las siguientes categorías:
Tipo A (Valor -2): Roca, depósitos compactos de arena, grava o arcilla muy consolidados.
Tipo B (Valor 0): Depósitos de arena densa, gravas o arcillas moderadamente consolidados.
Tipo C (Valor +2) Depósitos de suelo muy sueltos.
El FEMA, en el cual se basa este método, reconoce que para una edificación de uno o dos pisos, con una altura igual o inferior a 7.7 m se puede asumir un suelo tipo D, que en la escala de esta categoría tendría un valor de +1, ya que el FEMA maneja 5 categorías (A,B,C,D,E) que en esta metodología corresponderían a calificaciones de (-2,-1,0,+1,+2)
1.2
OBTENCIÓN DE DATOS EXISTENTES
Durante esta etapa del estudio, se realizó una búsqueda de datos existentes como planos, estudios de suelo e información referente a la construcción de las instituciones educativas de la zona rural del municipio de Sincelejo, sin embargo, para las construcciones más antiguas está información sencillamente es inexistente. Para las construcciones más recientes se pudo consultar los planos existentes de algunas de las edificaciones.
1.3
PLANEACIÓN Y APLICACIÓN DE LAS ENCUESTAS 87
Una vez seleccionados los métodos se procedió a utilizar un formato de encuesta para realizar el trabajo de campo (Ver ANEXO A), este formato incluía los parámetros para las tres metodologías utilizadas. Debido a que estas escuelas rurales solo prestan servicio en la jornada matinal, se realizaron las encuestas en ese horario, en días programados en los meses de abril, mayo y junio, previa autorización de la Secretaría Municipal de Educación de Sincelejo. En la planeación de las visitas se tuvo en cuenta el factor transporte, ya que además de que no existe un transporte continúo hacia estos centros poblados, la lluvia deja intransitables algunos de los pasos viales, haciendo literalmente imposible la llegada a ellos. Además para facilitar el trabajo con los datos y ser más eficientes en el proceso de oficina se le asignó un código a cada edificación Una vez en la Institución Educativa se procedió a realizar la identificación del grupo de trabajo y la autorización de la Secretaría de Educación Municipal y se procedía a entrevistar a las personas con más tiempo en la institución para obtener datos como la fecha de construcción, constructores, intervenciones previas y aplicación de mantenimiento. Algunos de los datos se confrontaron con pobladores locales, habitantes del centro poblado que en la mayoría de los casos corroboraron la información obtenida en las Instituciones Educativas.
1.4
TRABAJO DE OFICINA
La información recopilada en las inspecciones visuales y en las entrevistas realizadas en la Instituciones Educativas y en los centros poblados se sistematizó y analizó con ayuda del software Microsoft Excel, siguiendo las indicaciones de cada metodología, obteniéndose los niveles de vulnerabilidad sísmica de cada edificación de acuerdo a los tres métodos seleccionados. Para la metodología del Índice de Vulnerabilidad se utilizó la Hoja de Cálculo desarrollada por el Ingeniero Álvaro Caballero Guerrero, en formato Excel para mampostería no reforzada.
88
89
2. RESULTADOS
2.1 RESULTADOS GENERALES CODIGO BV-BVT-1 BV-BVT-2 BV-P-1 BV-P-2 BV-P-3 CP-BQ-1 CP-BQ-2 CP-LF-1 CP-LF-2 CP-LF-3 CP-P-1 CP-P-2 CP-P-3 CP-P-4 CP-P-6 CP-P-8 CP-P-10 DN-LM-1 DN-LM-2 LA-BP-1 LA-BP-2 LA-LC-1 LA-LC-2 LA-LG-1 LA-LG-2 LA-P-1 LA-P-2 LA-P-3 LA-P-5 PÑ-AA-1 PÑ-P-1 PÑ-P-2 PÑ-P-3 SA-LH-1 SA-LH-2 SA-LP-1
I. DE V.
PERALTA
REGULAR REGULAR MALA REGULAR REGULAR BUENA BUENA REGULAR MALA BUENA REGULAR REGULAR REGULAR REGULAR BUENA BUENA REGULAR REGULAR REGULAR REGULAR REGULAR REGULAR REGULAR MALA REGULAR REGULAR REGULAR REGULAR REGULAR REGULAR BUENA BUENA REGULAR REGULAR REGULAR REGULAR
MODERADA ALTA ALTA MODERADA MODERADA MODERADA MODERADA MODERADA ALTA MODERADA MODERADA MODERADA ALTA ALTA MODERADA MODERADA MODERADA MODERADA ALTA MODERADA ALTA MODERADA ALTA ALTA ALTA ALTA ALTA ALTA MODERADA MODERADA MODERADA MODERADA ALTA ALTA ALTA MODERADA
HVE 39 39 41 39 39 33 33 31 39 29 39 39 39 41 33 33 39 39 39 39 39 41 39 39 39 41 39 39 39 39 29 31 41 35 39 39 90
SA-LP-2 SA-P-1 SA-P-2 SA-P-3 SR-P-1
REGULAR REGULAR MALA MALA REGULAR
MODERADA MODERADA ALTA ALTA MODERADA
39 39 39 39 39
Tabla 8. Resultados para las tres metodologías
2.2 MÉTODO DEL INDICE DE VULNERABILIDAD 2.2.1 RESULTADO TOTAL
# EDIFICACIONES 5
7 BUENA REGULAR MALA
29
% EDIFICACIONES BUENA
REGULAR
MALA
12% 17%
71%
GRÁFICA 1. Resultado Total Numérico y en Porcentajes. Método del Índice de Vulnerabilidad
91
2.2.2 RESULTADOS POR ITEM 2.2.2.1 ORGANIZACIÓN DEL SISTEMA RESISTENTE
Organización del Sistema Resistente A B C D
NÚMERO
%
7 0 34 0
17,07 0,00 82,93 0,00
Tabla 9. Organización del Sistema Resistente. Método del Índice de Vulnerabilidad
Organización del Sistema Resistente Resistente 40 30 NÚMERO
20 10 0 A
B
C
D
GRÁFICA 2. Organización del Sistema Resistente. Método del Índice de Vulnerabilidad
2.2.2.2 TIPOLOGÍA ESTRUCTURAL TIPOLOGÍA ESTRUCTURAL A B C D
NÚMERO % 41 0 0 0
100 0 0 0
Tabla 10. Tipología Estructural. Método del Índice de Vulnerabilidad
Tipología Estructural 50 40 30
NÚMERO
20 10 0 A
B
C
D
92
GRÁFICA 3. Tipología Estructural. Método del Índice de Vulnerabilidad
2.2.2.3 RESISTENCIA CONVENCIONAL RESISTENCIA CONVENCIONAL A B C D
NÚMERO % 40 0 0 1
97,56 0,00 0,00 2,44
Tabla 11. Resistencia Convencional. Método del Índice de Vulnerabilidad
Resistencia Convencional 40 30 20
NÚMERO
10 0 A
B
C
D
GRÁFICA 4. Resistencia Convencional. Método del Índice de Vulnerabilidad
2.2.2.4 POSICIÓN DEL EDIFICIO Y CIMENTACIÓN POSICIÓN DEL EDIFICIO Y CIMENTACIÓN NÚMERO % A 41 B 0 C 0 D 0
100 0 0 0
Tabla 12. Posición del Edificio y Cimentación. Método del Índice de Vulnerabilidad
Posición del Edificio y Cimentación 50 40 30
NÚMERO
20 10 0 A
B
C
D
GRÁFICA 5. Posición del Edificio y Cimentación. Método del Índice de Vulnerabilidad
93
2.2.2.5 FORJADOS HORIZONTALES FORJADOS HORIZONTALES A B C D
NÚMERO
%
7 0 0 34
17,07 0,00 0,00 82,93
Tabla 13. Forjados Horizontales. Método del Índice de Vulnerabilidad
Forjados Horizontales 35 30 25 20 15 10 5 0
NÚMERO
A
B
C
D
GRÁFICA 6. Forjados Horizontales. Método del Índice de Vulnerabilidad.
2.2.2.6 CONFIGURACIÓN EN PLANTA CONFIGURACIÓN EN PLANTA A B C D
NÚMERO % 22 3 9 7
53,66 7,32 21,95 17,07
Tabla 14. Configuración en Planta. Método del Índice de Vulnerabilidad
Configuración en Planta 25 20 15
NÚMERO
10 5 0 A
B
C
D
GRÁFICA 7. Configuración en Planta. Método del Índice de Vulnerabilidad
94
2.2.2.7 CONFIGURACIÓN EN ELEVACIÓN CONFIGURACIÓN EN ELEVACIÓN A B C D
NÚMERO % 41 0 0 0
100 0 0 0
Tabla 15. Configuración en Elevación. Método del Índice de Vulnerabilidad
Configuración en Elevación 50 40 30
NÚMERO
20 10 0 A
B
C
D
GRÁFICA 8. Configuración en Elevación. Método del Índice de Vulnerabilidad
2.2.2.8 SEPARACIÓN MÁXIMA ENTRE MUROS SEPARACIÓN MÁXIMA ENTRE MUROS A B C D
NÚMERO
%
0 0 1 40
0,00 0,00 2,44 97,56
Tabla 16. Separación Máxima entre Muros. Método del Índice de Vulnerabilidad
Separación Máxima Entre Muros 40 30 NÚMERO
20 10 0 A
B
C
D
GRÁFICA 9. Separación Máxima entre Muros.
95
2.2.2.9 TIPO DE CUBIERTA TIPO DE CUBIERTA A B C D
NÚMERO
%
2 39 0 0
4,88 95,12 0,00 0,00
Tabla 17. Tipo de Cubierta. Método del Índice de Vulnerabilidad
Tipo de Cubierta 40 30 NÚMERO
20 10 0 A
B
C
D
GRÁFICA 10. Tipo de Cubierta. Método del Índice de Vulnerabilidad
2.2.2.10 ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES ELEMENTOS NO ESTRCUTURALES A B C D
NÚMEROS % 11 0 30 0
26,83 0,00 73,17 0,00
Tabla 18. Elementos No Estructurales. Método del Índice de Vulnerabilidad
Elementos No Estructurales 30 25 20 15 10 5 0
NÚMEROS
A
B
C
D
GRÁFICA 11. Elementos No Estructurales. Método del Índice de Vulnerabilidad
96
2.2.2.11 ESTADO DE CONSERVACIÓN ESTADO DE CONSERVACIÓN A B C D
NÚMERO 9 24 7 1
% 21,95 58,54 17,07 2,44
Tabla 19. Estado de Conservación. Método del Índice de Vulnerabilidad
Estado de Conservación 25 20 15 NÚMERO 10 5 0 A
B
C
D
GRÁFICA 12. Estado de Conservación. Método del Índice de Vulnerabilidad
.3 MÉTODO DESARROLLADO POR PERALTA. .3.1
RESULTADOS GENERALES
# EDIFICACIONES
18
MODERADA
23
ALTA
97
% EDIFICACIONES MODERADA
ALTA
44% 56%
GRÁFICA 13. Resultado Total Numérico y en Porcentaje. Método de Peralta.
.3.2
RESULTADOS POR ITEM
.3.2.1
ÉPOCA DE CONSTRUCCIÓN EPOCA DE CONSTRUCCION ANTES DEL 1985 DESPUES DEL 1998 ENTRE 1985-1998
NUMERO % 22 14 5
53,7 34,1 12,2
Tabla 20. Época de Construcción. Método de Peralta.
Época de Construcción 25 20 15 NUMERO 10 5 0 ANTE ANTESS DEL DEL 1985 1985
ENT ENTRE 1985 1985-1998
DESPUES DEL 1998
GRÁFICA 14. Época de Construcción. Método de Peralta
98
2.3.2.2 SISTEMA ESTRUCTURAL SISTEMA ESTRUCTURAL CONFINADO SEMICONFINADO NO CONFINADO
NUMERO
% 7 17,1 15 36,6 19 46,3
Tabla 21. Sistema Estructural. Método de Peralta.
Sistema Estructural 20 15 NUMERO
10 5 0 CONFINADO ADO
SEMICON CONFINADO NO CON CONFINADO
GRÁFICA 15. Sistema Estructural. Método de Peralta.
2.3.2.3 CONFIGURACIÓN EN PLANTA CONFIGURACION EN PLANTA L<3a L>3a
NUMERO
% 40 1
97,56 2,44
Tabla 22. Configuración en Planta. Método de Peralta.
Configuración en Planta 40 35 30 25 NUMERO
20 15 10 5 0 L<3a
L>3a
GRÁFICA 16. Configuración en Planta. Método de Peralta
99
2.3.2.4 CONFIGURACIÓN EN ALTURA CONFIGURACIÓN EN ALTURA REGULAR IRREGULAR
NÚMERO % 32 9
78,05 21,95
Tabla 23. Configuración en Altura. Método de Peralta.
Configuración en Altura 35 30 25 20
NÚMERO
15 10 5 0 REGULAR
IRREGULAR
GRÁFICA 17. Configuración en Altura. Método de Peralta
2.3.2.5 NÚMERO DE PISOS NÚMERO DE PISOS UN PISO DOS PISOS
NÚMERO % 40 97,6 1 2,4
Tabla 24. Número de Pisos. Método de Peralta.
Número de Pisos 40 35 30 25
NÚMERO
20 15 10 5 0 UN PISO
DOS PISOS GRÁFICA 18. Número de Pisos
100
2.3.2.6 TIPO DE CUBIERTA TIPO DE CUBIERTA ASBESTO-CEMENTO ZINC TEJA DE BARRO O LOZA MACIZA O ALIGERADA
NÚMERO % 41 0
100 0
0
0
Tabla 25. Tipo de Cubierta. Método de Peralta.
Tipo de Cubierta 50 40 30 20 10 0
NÚMERO
GRÁFICA 19. Tipo de Cubierta. Método del Índice de Vulnerabilidad
2.3.2.7 CANTIDAD DE MUROS CANTIDAD DE MUROS CANTIDAD ÓPTIMA DE MUROS CANTIDAD ACEPTABLE DE MUROS CANTIDAD DEFICIENTE DE MUROS
NÚMERO
% 0
0
0
0
41
100
Tabla 26. Cantidad de Muros. Método de Peralta.
Cantidad de Muros 50 40 30 20 10 0
NÚMERO CANTIDAD ÓPTIMA DE MUROS
CANTIDAD CANTIDAD ACEPTABLE DE DEFICIENTE DE MUROS MUROS
GRÁFICA 20. Cantidad de Muros. Método de Peralta.
101
2.3.2.8 MATERIAL DE MUROS MATERIAL DE MUROS NÚMERO % MAMPOSTERIA ADOBE Y MORTERO BARRO 0 0 LADRILLO DE ARCILLA COCIDA (ARTESANAL) 0 0 LADRILLO COCIDO Y BLOQUE (INDUSTRIAL) 41 100 Tabla 27. Material de Muros. Método de Peralta.
Material de Muros 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
NÚMERO
MAMPOSTERIA LADRILLO DE LADRILLO ADOBE Y ARCILLA COCIDA COCIDO Y MORTERO (ARTESANAL) BLOQUE BARRO (INDUSTRIAL) GRÁFICA 21. Material de Muros. Método de Peralta
2.3.2.9 ESPESOR DE MUROS ESPESOR DE MUROS <= 10 CM ENTRE 15 Y 40 CM > 40 CM
NÚMERO % 14 27 0
34,15 65,85 0
Tabla 28. Espesor de Muros. Método de Peralta.
Espesor de Muros 30 20 NÚMERO
10 0 <= 10 CM
ENTRE 15 Y 40 CM
> 40 CM
GRÁFICA 22. Espesor de Muros. Método de Peralta
102
2.3.2.10 ALTURA DE MUROS ALTURA DE MUROS ALTURA < 20*ESPESOR ALTURA > 20* ESPESOR
NÚMERO % 19 22
46,34 53,66
Tabla 29. Altura de Muros. Método de Peralta.
Altura de muros 22 21 20
NÚMERO
19 18 17 ALTURA < 20*ESPESOR
ALTURA > 20* ESPESOR
GRÁFICA 23. Altura de Muros. Método de Peralta
2.3.2.11 ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES ESTRUCTURALES ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES ELEMENTOS SUSCEPTIBLES A CAERSE ELEMENTOS NO SUSCEPTIBLES A CAERSE
NÚMERO % 41 100 0
0
Tabla 30. Elementos No Estructurales. Método de Peralta.
Elementos no Estructurales 50 40 30 NÚMERO
20 10 0 ELEMENTOS SUSCEPTIBLES A CAERSE
ELEMENTOS NO SUSCEPTIBLES A CAERSE
GRÁFICA 24. Elementos No Estructurales. Método de Peralta
103
2.3.2.12 COEFICIENTE DE SITIO COEFICIENTE DE SITIO S1 S2/S3 S4
NÚMERO
%
0 41 0
0 100 0
Tabla 31. Coeficiente de Sitio. Método de Peralta.
Coeficiente de Sitio 50 40 30
NÚMERO
20 10 0 S1
S2/S3
S4
GRÁFICA 25. Coeficiente de Sitio. Método de Peralta
2.3.2.13 TERRENO DE FUNDACIÓN TERRENO DE FUNDACIÓN SUELO FIRME SUELO INTERMEDIO SUELO BLANDO
NÚMERO 0 41 0
% 0 100 0
Tabla 32. Terreno de Fundación. Método de Peralta.
Terreno de Fundación 50 40 30 NÚMERO
20 10 0 SUELO FIRME
SUELO INTERMEDIO
SUELO BLANDO
GRÁFICA 26. Terreno de Fundación. Método de Peralta
104
2.3.2.14 POSICIÓN DEL EDIFICIO POSICIÓN DEL EDIFICIO PENDIENTE < 30% PENDIENTE ENTRE 30% Y 50% PENDIENTE MAYOR DEL 50%
NÚMERO % 41 100 0 0 0 0
Tabla 33. Posición del Edificio. Método de Peralta.
Posición del Edificio 50 40 30 20 10 0
NÚMERO PENDIENTE < 30%
PENDIENTE ENTRE 30% Y 50%
PENDIENTE MAYOR DEL 50%
GRÁFICA 27. Posición del Edificio. Método de Peralta
2.3.2.15 ESTADO DE CONSERVACIÓN ESTADO DE CONSERVACIÓN BUENA REGULAR MALA
NÚMERO % 19 13 9
46,34 31,71 21,95
Tabla 34. Estado de Conservación. Método de Peralta.
Estado de conservación 20 15 NÚMERO
10 5 0 BUENA
REGULAR
MALA
GRÁFICA 28. Estado de Conservación. Método de Peralta
105
.4 MÉTODO ESTRUCTURAL ESTRUCTURAL HVE 2.4.1 RESULTADOS GENERALES.
# Edificaciones 5
2
2
PUNTAJE 29 4
PUNTAJE 31
1 0
PUNTAJE 33 PUNTAJE 35 PUNTAJE 37 PUNTAJE 39 PUNTAJE 41
27
% Porcentaje PUNTAJE 29
PUNTAJE 31
PUNTAJE 33
PUNTAJE 37
PUNTAJE 39
PUNTAJE 41
12%
5%
PUNTAJE 35
5% 10%
2% 0%
66%
GRÁFICA 29. Resultado Total Numérico y en Porcentaje. Método HVE.
106
2.4.2 RESULTADOS POR ITEM 2.4.2.1 TIPO DE EDIFICACIÓN TIPO DE EDIFICACIÓN NÚMERO M1,2 M3,1 M3,4 M5
% 0 33 8 0
0 80,49 19,51 0
Tabla 35. Tipo de Edificación. Método HVE
Tipo de Edificación 35 30 25 20 15 10 5 0
NÚMERO
M1,2
M3,1
M3,4
M5
GRÁFICA 30. Tipo de Edificación. Método HVE.
2.4.2.2 MANTENIMIENTO MANTENIMIENTO MANTENIMIENTO % BUENO 5 12,20 MALO 36 87,80 Tabla 36. Mantenimiento. Método HVE
Mantenimiento 40 30 MANTENIMIENTO
20 10 0 BUENO
MALO GRÁFICA 31. Mantenimiento. Método HVE.
107
2.4.2.3 NÚMERO DE PISOS NÚMERO DE PISOS 1a2 3a5 Más de 6
NÚMERO
% 41 0 0
100 0 0
Tabla 37. Número de Pisos. Método HVE
Número de Pisos 60 40
NÚMERO
20 0 1a2
3a5
Mas de 6
GRÁFICA 32. Número de Pisos. Método HVE.
2.4.2.4 PISO LIGERO PISO LIGERO SI NO
NÚMERO % 41 0
100 0
Tabla 38. Piso Ligero. Método HVE
Piso Ligero 60 40
NÚMERO
20 0 SI
NO GRÁFICA 33. Piso Ligero. Método HVE.
108
2.4.2.5 IRREGULARIDAD EN PLANTA IRREGULARIDAD EN PLANTA NÚMERO % SI 6 NO 35
14,63 85,37
Tabla 39. Irregularidad en Planta. Método HVE
Irregularidad en Planta 40 30 NÚMERO
20 10 0 SI
NO
GRÁFICA 34. Irregularidad en Planta. Método HVE.
2.4.2.6 IRREGULARIDAD VERTICAL IRREGULARIDAD VERTICAL NÚMERO % SI 0 NO 41
0 100
Tabla 40. Irregularidad Vertical. Método HVE
Irregularidad vertical 50 40 30
NÚMERO
20 10 0 SI
NO
GRÁFICA 35. Irregularidad Vertical. Método HVE.
109
2.4.2.7 PISOS SOBREPUESTOS PISOS SOBREPUESTOS NÚMERO SI NO
% 0 41
0 100
Tabla 41. Pisos Sobrepuestos. Método HVE
Pisos Sobrepuestos 50 40 30
NÚMERO
20 10 0 SI
NO
GRÁFICA 36. Pisos Sobrepuestos. Método HVE.
2.4.2.8 TECHO PESADO TECHO PESADO SI NO
NÚMERO
% 1 40
2,44 97,56
Tabla 42. Techo Pesado. Método HVE
Techo Pesado 40 NÚMERO
20 0 SI
NO
GRÁFICA 37. Techo Pesado. Método HVE.
110
2.4.2.9 INTERVENCIONES DE REFUERZO INTERVENCIONES DE REFUERZO SI NO
NÚMERO
% 0 41
0 100
Tabla 43. Intervenciones de Refuerzo. Método HVE
Intervención de Refuerzo 50 40 30
NÚMERO
20 10 0 SI
NO
GRÁFICA 38. Intervención de Refuerzo. Método HVE.
2.4.2.10 PENDIENTE DEL SUELO PENDIENTE DEL SUELO SI NO
NÚMERO
% 0 41
0 100
Tabla 44. Pendiente del Suelo. Método HVE
Pendiente 60 40
NÚMERO
20 0 SI
NO
GRÁFICA 39. Pendiente. Método HVE.
111
2.4.2.11. CONDICIÓN DEL SUELO CONDICIÓN DEL SUELO A B C
NÚMERO
% 0 0 41
0 0 100
Tabla 45. Condición del Suelo. Método HVE
Condición del Suelo 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
NÚMERO
A
B
C
GRÁFICA 40. Condición del Suelo. Método HVE.
112
3.
ANALISIS DE RESULTADOS RESULTADOS
Es necesario aclarar que los resultados obtenidos en el estudio de vulnerabilidad sísmica de las edificaciones de la escuelas rurales del municipio de Sincelejo (Zona Norte), se llevaron a cabo utilizando métodos cualitativos, donde los resultados pueden ser afirmados o rectificados en la medida que se realicen estudios con un grado mayor de detalle. Por lo tanto estos resultados deben constituir una base importante para adelantar otros estudios que permitan evaluar la vulnerabilidad de las construcciones rurales y urbanas en el departamento de Sucre. El conjunto de las edificaciones para un mismo evento sísmico, reaccionaran en forma diferente frente a la intensidad que se presente, y teniendo en cuenta que las edificaciones se encuentra alejadas hasta 16 kilómetros, las intensidades sísmicas variarán de un sitio a otro y por ende el daño que sufrirán. De las 41 edificaciones analizadas se encontró que las más vulnerables son las siguientes:
1. BV-P-1: Esta edificación se encuentran entre las más vulnerables, obteniendo calificaciones altas en los tres métodos. Esto se explica por su condición de edificio antiguo, que además se encuentra deteriorado con grietas y signos de reparación superficial como la aplicación de mortero en grietas de cierto tamaño y también t ambién que es irregular en planta. La situación es preocupante ya que la mayoría de la población estudiantil, además de la biblioteca y la oficina de docentes se haya alojada allí. Como se ve en la fotografía además de estos factores que hacen de esta edificación muy vulnerable sísmicamente, las vigas superiores se utilizan para colocar elementos que fácilmente puede caer en un evento sísmico dañando al que se encuentre debajo de ellos, incluso llegando a producirse pérdidas humanas. 113
Figura 30.Edificación BV-P-1
2. SA-P-2: También se encuentra en los tres métodos con puntajes altos y la razón principal es que es una edificación muy antigua, sin embargo la situación es preocupante ya que además de la parte de rectoría y oficina de docentes, esta instalación se utiliza para la sala de informática. Por lo cual pocas personas se encuentran en esta edificación a lo largo del día. Sin embargo ya que el material de la institución se encuentra en esta edificación, la funcionalidad de la institución se vería amenazada en caso de un sismo.
Figura 31. Edificación SA-P-2
114
3. SA-P-3: Esta edificación sin duda es la que peor aspecto presenta, de las 41 edificaciones y se encuentra entre los más altos puntajes de las tres metodologías. Es preocupante que se siga impartiendo clases en esta edificación; además de su conservación es una edificación muy antigua como la anterior y no cumple ningún código sísmico.
Figura 32. Edificación SA-P-3
4. CP-LF-2: Sí bien esta estructura no se ve en tan mal estado como la anterior, también se encuentra incluida en los puntajes más altos de las tres metodologías, debido a que a pesar de que se encuentra pintada, es la edificación más antigua de la institución y presenta numerosas grietas, además de que sus muros no están confinados y sus aberturas en los muros (puertas y ventanas) son bastante grandes.
Figura 33. Edificación CP-LF-2
115
Así mismo los resultados indican que las edificaciones menos vulnerables dentro de las analizadas son las siguientes: 1. CP-BQ-1 y CP-BQ-2: Estas edificaciones son de construcción reciente y fueron construidas bajo la normatividad sismo resistente vigente, con el mismo diseño. Su apariencia es bastante buena y lo interesante en este caso es que la edificación destinada a los baños construida en la misma época ya es inservible. Los muros están confinados. Se encuentra con puntajes bajos en las tres metodologías.
Figura 34. Edificación CP-BQ-2
2. PÑ-P-1 y PÑ-P-2: Estas edificaciones construidas por un convenio entre PLAN internacional y FENAVIP (Federación Nacional para la Vivienda Popular) son de construcción reciente y siguen un diseño moderno y único en todas las edificaciones visitadas y según los planos consultados son la primera etapa de un proyecto más grande que incluye otras edificaciones y un proyecto de arborización. Sus muros son confinados y cuenta con un techo elevado sostenido por una estructura metálica. Sin duda es diseño actual y sismo resistente.
116
Figura 35. Edificaciones PÑ-P-1 y PÑ-P-2
3. CP-LF-3 : Esta edificación también construida con dineros de una ONG privada, es una edificación sencilla de mampostería confinada. Está m uy bien conservada ya que los docentes se han esmerado por cuidarla, ya que según información obtenida en el lugar, el proceso de consecución de estas edificaciones fue bastante escabroso. La edificación fue construida con criterios sismo-resistentes. Se encuentra en las calificaciones más bajas para los tres métodos
Figura 36. Edificación CP-LF-3
4. CP-P-8: Es similar a la anterior, ya que ambas fueron construidas con recursos internacionales (por la misma ONG para el mismo periodo de tiempo) y presentan muros hechos de ladrillo de arcilla confinados con columnas y vigas reforzadas. Este bloque además de las aulas incluye 117
baños. La Edificación cumple con la normatividad sismo resistente por ser de construcción reciente.
Figura 37. Edificación CP-P-8
El resto de las edificaciones, que son la mayoría no coinciden en los tres métodos entre los puntajes más altos ni en los más bajos. Constituyen el diseño clásico de la escuela rural, de un piso, techos de asbesto cemento y dos aulas, cualquier plan de acción anti-sísmica anti -sísmica debería contemplar sus refuerzos y labores de mantenimiento, para proteger a la población estudiantil y preservar su calidad de instalación pública al servicio de la comunidad, dada cualquier emergencia.
3.1 COMPARACIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS CON LOS TRES MÉTODOS Observando la gráfica de la página siguiente podemos observar un patrón similar entre los métodos del Índice de Vulnerabilidad y el Método desarrollado por Henry Peralta, la razón lógica a este hecho es que el método desarrollado por Peralta tiene parámetros similares y un patrón de calificación semejantes al Índice de Vulnerabilidad.
118
600
500
400 e j a t n u P
indice de vuln. peralta hve*7,5
300
200
100
0
1 1 - 1 - 2 - 1 - 2 - 3 - 1 - 2 - 1 - 2 - 3 - 1 - 2 - 3 - 4 - 6 - 8 - 0 - 2 - 1 - 2 - 1 - 2 - 1 - 2 - 1 - 2 - 3 - 5 - 1 - 2 - 3 - 1 - 2 - 1 - 2 - 1 - 2 - 3 - 1 1 F F F P T T P - M M P P C C G G P P P P P H L - P - P - Q Q L - P - P - P - P - P - P - P - P - P - P - P - P - A - P - P - H L L L L L V V V B B L L L L A B B L L P P P P P P R V V A A A A A A A Ñ Ñ - B P P C C C C C C P - - A A A A A A L L L L - Ñ A S S S S - B - B B B P P P A A A P P P Ñ C C C N N L L S S L L L L C S S V V C C P D D B B
Edificaciones
Gráfica 41. Comparación de los puntajes obtenidos con las tres metodologías.
119
Debido a que el método HVE cuenta con un número inferior de parámetros y le asigna un valor importante a uno de ellos (el factor básico basado en el tipo de edificación) con diferencias mínimas para los diferentes tipos de mampostería. En nuestra zona la diferencia máxima es de 6 puntos entre los dos tipos de mampostería que se encuentran para el método HVE.
Como se observa en la tabla para los valores más altos de cada método existen 3 coincidencias, de entre los siete valores más altos para cada método; mientras que existen 6 coincidencias, de entre los siete valores más bajos para cada método. CODIGO
INDICE
PERALTA PERALTA
HVE
CODIGO
INDICE
PERALTA PERALTA
HVE
BV-BVT-1
107,5
310
39
CP-P-1
107,5
310
39
BV-BVT-2
120
355
39
CP-P-2
107,5
335
39
BV-P-1
170
520
41
CP-P-3
110
425
39
BV-P-2
130
335
39
CP-P-4
130
335
41
BV-P-3
107,5
310
39
CP-P-6
26,25
295
33
Debido a que el método HVE cuenta con un número inferior de parámetros y le asigna un valor importante a uno de ellos (el factor básico basado en el tipo de edificación) con diferencias mínimas para los diferentes tipos de mampostería. En nuestra zona la diferencia máxima es de 6 puntos entre los dos tipos de mampostería que se encuentran para el método HVE.
Como se observa en la tabla para los valores más altos de cada método existen 3 coincidencias, de entre los siete valores más altos para cada método; mientras que existen 6 coincidencias, de entre los siete valores más bajos para cada método. CODIGO
INDICE
PERALTA PERALTA
HVE
CODIGO
INDICE
PERALTA PERALTA
HVE
BV-BVT-1
107,5
310
39
CP-P-1
107,5
310
39
BV-BVT-2
120
355
39
CP-P-2
107,5
335
39
BV-P-1
170
520
41
CP-P-3
110
425
39
BV-P-2
130
335
39
CP-P-4
130
335
41
BV-P-3
107,5
310
39
CP-P-6
26,25
295
33
CP-BQ-1
38,75
270
33
CP-P-8
38,75
250
33
CP-BQ-2
38,75
270
33
CP-P-10
102,5
315
39
CP-LF-1
102,5
360
31
DN-LM-1
140
335
39
CP-LF-2
160
425
39
DN-LM-2
150
380
39
CP-LF-3
38,75
250
29
LA-BP-1
107,5
310
39
LA-BP-2
107,5
380
39
PÑ-P-1
33,75
270
29
LA-LC-1
107,5
335
41
PÑ-P-2
33,75
225
31
LA-LC-2
120
380
39
PÑ-P-3
127,5
430
41
LA-LG-1
153,75
430
39
SA-LH-1
110
400
35
LA-LG-2
127,5
360
39
SA-LH-2
107,5
380
39
LA-P-1
113,75
355
41
SA-LP-1
107,5
310
39
LA-P-2
96,25
380
39
SA-LP-2
107,5
285
39
LA-P-3
123,5
380
39
SA-P-1
130
335
39
LA-P-5
121,25
360
39
SA-P-2
160
430
39
PÑ-AA-1
127,5
360
39
SA-P-3
170
430
39
SR-P-1
140
335
39
Tabla 46. Puntajes Más Altos y Más Bajos en Cada Método
Edificaciones con Puntaje Más Alto Edificaciones con Puntaje Más Bajo
120
3.2 PANORAMA GENERAL DE LAS L AS EDIFICACIONES ANALIZADAS
3.2.1 DE ACUERDO AL MÉTODO DEL ÍNDICE DE VULNERABILIDAD De acuerdo a este método el panorama no es nada alentador de 41 edificaciones solo 7 (el 17%) obtuvieron una calificación de “BUENA” y de las 34 restantes 5 llegaron hasta la calificación “MALA” . Por lo que de acuerdo a
esta metodología estas edificaciones requieren un estudio más profundo de los parámetros estructurales y no estructurales que juegan un papel importante en el comportamiento sísmico de las estructuras analizadas.
3.2.2 DE ACUERDO AL MÉTODO DESARROLLADO POR PERALTA De acuerdo al método desarrollado por Peralta, todas las edificaciones son vulnerables, donde el 44% (18 edificaciones) se consideran como de alta vulnerabilidad. En comparación con el método anterior, este es más estricto, lo cual es lógico teniendo en cuenta, de que a pesar de que su autor dice que es un método aplicable en cualquier sitio, para edificaciones de mampostería, su aplicación inicial era para edificaciones situadas en la ciudad de Cali, ciudad con una amenaza sísmica alta. Sin embargo al igual que el método anterior nos indica cuales son las edificaciones más dañadas y que necesitan análisis más profundos.
3.2.3 DE ACUERDO AL MÉTODO ESTRUCTURAL HVE Ya que este método considera la vulnerabilidad como función de la intensidad se observa que todas las edificaciones, de acuerdo a esta metodología, tienen una vulnerabilidad sísmica baja si las intensidades son menores a 6 en la escala macrosismica europea (EMS-98). Las edificaciones con vulnerabilidad sísmica más alta (41) son las que este método considera que poseen una vulnerabilidad baja para intensidades menores o iguales a 6 en la escala de EMS-98. Las edificaciones con calificaciones de 33, 35 y 39, de acuerdo a este método tienen una vulnerabilidad sísmica baja hasta intensidades de 7, para 121
las edificaciones con calificación de 29 y 31 son de vulnerabilidad baja hasta una intensidad de 6. Estos resultados se explican por el hecho de que las edificaciones son menores de 3 pisos y a que existe una uniformidad en las calificaciones de los parámetros que este método califica. Sin embargo de los tres métodos, este es el único que dice que si las intensidades no son altas, el peligro es mínimo. A pesar del pésimo estado de algunas de las edificaciones.
3.3 DE ACUERDO A LOS PARÁMETROS DE LOS MÉTODOS 3.3.1 MÉTODO DEL INDICE DE VULNERABILIDAD 3.3.1.1 TIPO Y ORGANIZACIÓN DEL SISTEMA RESISTENTE: Se observó que el 17.07% de las edificaciones fueron construidas de acuerdo con las normativas sismo resistentes, bajando así su grado de vulnerabilidad, ya que corresponden a la categoría A bajando así su grado de vulnerabilidad, ya que corresponden a la categoría A que da un valor de cero ( 0) y el 82.93% (34) de las edificaciones corresponden a la categoría C que aumenta su grado de vulnerabilidad. 3.3.1.2 CALIDAD DEL SISTEMA RESISTENTE: Todas las edificaciones (41) están construidas con bloques y ladrillos de buena calidad con unidades homogéneas y de tamaño constantes a lo largo de todo el panel existiendo ligamento, disminuyendo así la vulnerabilidad. 3.3.1.3 RESISTENCIA CONVENCIONAL: Por lo menos el 97.56% (40) de las edificaciones presenta un valor de A, indicando un comportamiento de estructura ortogonal cerrada tipo cajón, disminuyendo así su grado de vulnerabilidad, la edificación faltante presenta un valor de D, por lo cual su vulnerabilidad aumenta. 3.3.1.4 POSICION DEL EDIFCIO Y CIMENTACIÓN: Se identificó que el 100% de las edificaciones están localizadas en terreno con pendiente que no 122
exceden el 10% y con todo el plano de cimentación a una misma cota, descartándose así empujes no desequilibrados, por lo que su grado de vulnerabilidad disminuye.
3.3.1.5 FORJADOS HORIZONTALES H ORIZONTALES: Aquí el 17.07% de las edificaciones son confinadas, disminuyendo así su vulnerabilidad, ya que le corresponde la clase A y el 82.93% de las edificaciones son semiconfinadas y no confinadas generando así un grado E, que corresponde a una vulnerabilidad muy alta.. 3.3.1.6 CONFIGURACIÓN EN PLANTA: Alrededor del 53.66% de las edificaciones presenta buena regularidad en planta tomando la clase A, el 7.32% de las edificaciones presenta poca regularidad en planta tomando así la clase B disminuyendo así su vulnerabilidad, el 21.95% de las edificaciones presenta irregularidad en planta tomando así la clase C y el 17.07% de las edificaciones presenta irregularidad tomando así su clase C y generando consigo una alta vulnerabilidad. 3.3.1.7 CONFIGURACION EN ELEVACION: Todas las edificaciones no presentan configuración en altura (100%), ya que ninguna de ellas tiene torretas ni porches generando consigo un grado de vulnerabilidad baja. 3.3.1.8 ESPACIAMIENTO MAXIMO ENTRE MUROS: Alrededor del 97.56% de las edificaciones presenta un espaciamiento máximo de muros con valores de L/S > 25 por lo que toman la clase D, lo que aumenta su vulnerabilidad y el 2.44% de las edificaciones presenta un espaciamiento máximo entre muros con valores entre 18 y 25 para L/S; lo cual disminuye su vulnerabilidad. 3.3.1.9 TIPO DE CUBIERTA: El 95.12% de las edificaciones presenta cubierta tipo B que es estable y bien conectad conectad a los los paneles de mampostería y el 4.88% de las estructuras presenta cubierta tipo A que es estable con viga cumbrera y de soporte por lo que la vulnerabilidad es baja. 3.3.1.10 ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES: Se observó que el 26.83% de las estructuras no presenta cornisas, parapetos, ni balcones clasificando en la 123
clase A o B lo que reduce su vulnerabilidad y el 73.17% de las estructuras entran en la clase C, que presentan elementos externos a las estructura aumentando así su vulnerabilidad.
3.3.1.11 ESTADO DE CONSERVACIÓN: El 21.95% de las edificaciones presentan los paneles en buenas condiciones entrando así en la clase A y reduciendo su vulnerabilidad, el 58.54% presenta los paneles con agrietamiento tipo capilar capilar no extendido extendido en todo el panel calificando calificando así en la clase B aumentando así un poco de vulnerabilidad, el 17.07% de las edificaciones presenta paneles con grietas de mediano espesor entre 2mm y 3mm clasificando así en la clase C, generando un aumento de la vulnerabilidad y el 2.44% de las edificaciones presenta paneles con gran deterioro en las características físicas de los materiales de construcción y con agrietamiento mayor a 3mm clasificando así en la clase D con una vulnerabilidad alta. 3.3.2 MÉTODO DESARROLLADO POR PERALTA PERALTA Los resultados de la NRS-98 muestran que el 65.9%(27 edificaciones) de las edificaciones fueron construidas antes de 1998, lo cual se corresponde con el 82.92% (34 edificaciones) de edificaciones con sistema estructural no confinado, pues las edificaciones se construyeron antes de que la norma sismo resistente se convirtieran en tema de de consulta obligatorio para para el gremio de la construcción. La fecha de construcciones construcciones es una de las principales principales causas de la vulnerabilidad de las edificaciones, pues antes de 1998 y a pesar de que existía evidencia de la importancia del confinamiento en las estructuras, estas no
eran
utilizadas.
Los resultados del método de vulnerabilidad con la Norma Sismo resistente del 98 (Peralta Buritacá, Henry) muestran que el 43.9% (18 edificaciones) de las edificaciones tienen vulnerabilidad alta y 56.097% (23 edificaciones) presentan vulnerabilidad moderada. moderada. Estos resultados comparados con con los del método del índice vulnerabilidad (75.61% de las edificaciones tienen vulnerabilidad media), nos
muestran
que
muchas
de
las
edificaciones
que
son
124
calificadas con
vulnerabilidad media en el mencionado mencionado método, les les
corresponde un valor de vulnerabilidad alta en este método. Analizando cada ítem del método de la Norma Sismo resistente de 1998 se presenta lo siguiente:
3.3.2.1 ÉPOCA DE CONSTRUCCIÓN: Los resultados muestran que el 56.1% de las edificaciones fueron construidas antes de 1985 (23 edificaciones), el 9.8% entre 1985-1998 (4 edificaciones) y el 34.1% después de 1998. Estos resultados nos indican que el 65.9 % de las las edificaciones fueron construidas construidas antes de 1998, de ahí que el 82.9% de los sistemas estructurales no son confinados. Antes de 1998 y a pesar de que existir una norma sobre el confinamiento de la mampostería, esta no se realizaba, pues no existía un convencimiento de la importancia de los sistemas confinados. Sin embargo hay una diferencia del 17 % entre los dos indicadores indicadores lo cual muestra que a pesar de que el 34.1 % de las edificaciones fueron construidas después de 1998, solo la mitad de las edificaciones construidas después de 1998 son confinadas. El hecho de que se continúe construyendo después del año de 1998 sin tener en cuenta la Norma Sismo resistente es preocupante, pues si las alcaldías son las encargadas de hacer cumplir las normas de construcciones no se justifica que estas autoridades autoridades las incumplan en sus construcciones. construcciones. 3.3.2.2 SISTEMA ESTRUCTURAL: El 82.9 % de las edificaciones tienen un sistema estructura no confinado y el 17.1% es confinado. Algunas edificaciones que se podrían considerar semiconfinado, fueron clasificadas como no confinadas, pues no tienen una continuidad en el semiconfinamiento. Además de considerar lo dicho sobre este ítems por el método del índice de vulnerabilidad que no considera el semiconfinamiento si este no se cumple para toda la edificación. Estos resultados son los esperados para estas edificaciones que fueron construidas sin tener en cuenta los principios de la norma sismo resistente de 1998, debido a que fueron construidas antes de 1998 o que fueron construidas después de 1998, pero sin cumplir la normatividad
125
3.3.2.3 CONFIGURACIÓN EN PLANTA: El 97.56 % de las edificaciones tiene una forma regular lo cual es lo esperados, pues estas edificaciones debido a limitantes económicas se construyen en las formas más simples posibles, pues las entidades públicas no cuentan con con presupuestos presupuestos para para hacer edificaciones con formas más complejas. 3.3.2.4 CONFIGURACIÓN EN ALTURA: El 78.05 % de las edificaciones tiene una forma regular en altura y 21.95 % es irregular en altura. El porcentaje de las edificaciones con forma regular es del 78.05 %, pues lo que se busca con las construcciones de las escuelas es que estas tengan formas simples, para bajar costos de construcción. 3.3.2.5 NÚMERO DE PISOS: El 97.6% de las edificaciones son de un piso. Lo cual es lo esperados en las áreas rurales donde debido a las tradiciones y costumbres de la zona no justifican la construcción de edificios de dos pisos, pues hay suficiente espacio para construir horizontalmente, además de que los costos y complejidad de las construcciones hacen muchas veces inviables estas estructuras. 3.3.2.6 TIPO DE CUBIERTA: El 100 % de las edificaciones tiene cubierta tipo asbesto-cemento, debido a que este material es el más popular de la zona, pues es económico, duradero y tiene características que lo hacen adecuado en el clima caliente. 3.3.2.7 CANTIDAD DE MUROS: El 100% de las edificaciones tiene cantidad deficiente de muros debido a que no cumple con el titulo E de la norma sismo sismo resistente de 1998, que exige que los muros deben estar confinados en una cantidad mínima en los ejes x e y. Además de no tener áreas huecas. Esto no lo cumple ninguna edificación, pues generalmente este título es desconocido por ingenieros y técnicos de la construcción. 3.3.2.8 MATERIAL DE MURO: El 100% de los materiales de la construcción utilizado son ladrillo cocido y bloques de cemento-arena, lo cual es lo esperado en la zona, pues estos materiales han sido utilizados tradicionalmente en la zona por la buena calidad de los mismos, ya que en la región no se
126
desarrollo fabricas artesanales de materiales para muros, por lo cual no hay ladrillos de arcilla artesanal y y adobe y mortero de barro
3.3.2.9 ESPESOR DE MUROS: El 34.15 % de los muros tiene menos de 10 cm de espesor, el 65.85 % entre 15-40 cm. Estos resultados corresponden a los dos tipos de bloques utilizados en la zona el de 10 cm y e 15 cm. El más utilizado actualmente es el de 10 cm y el más utilizado antiguamente es el de 15 cm. 3.3.2.10 ALTURA DE MURO: El 46.34 % de las edificaciones tiene altura menor a 20 veces veces el espesor espesor de muro (altura deficiente) deficiente) y el 53.66% tiene tiene altura mayor a 20 veces el espesor de muro (altura optima). Este resultado arroja que este factor debido a las características climáticas de la zona se busca busca un buen volumen volumen de ventilación lo cual influye negativamente en la vulnerabilidad al aumentar la altura de muros. 3.3.2.11 ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES: El 100% de las edificaciones tiene elementos no estructurales susceptibles a caer como ventiladores, televisores, cables, repisas, tableros, etc. Debido que estos no se amarran de forma adecuada 3.3.2.12 COEFICIENTE DE SITIO: El 100% de las edificaciones pertenece al tipo de suelo S3. Lo anterior se determino de esta forma, pues no se cuenta con estudios estudios geotécnicos geotécnicos de toda la zona que permitan permitan determinar esto esto y la norma recomienda que cuando esto se desconoce se toma el coeficiente de sitio de un suelo S3. 3.3.2.13 TERRENO DE FUNDACIÓN: El 100 % de las edificaciones esta en suelo intermedio que corresponde a una edificación cimentada sobre rocas sedimentarias de mediana dureza o sobre suelos arcillosos. La zona del estudio está conformada por roca sedimentarias en su mayoría areniscas y suelos arcillosos de consistencia dura y es sobre estos dos tipos de terrenos de cimentación sobre los que se encuentran las edificaciones 3.3.2.14 POSICIÓN DEL EDIFICIO: El 100 % de las edificaciones tiene pendientes menor del 30%, pues las escuelas escuelas estar asentadas asentadas en terrenos de pendientes que no sobrepasan el 4%. 127
3.3.2.15 ESTADO DE CONSERVACIÓN: El 46.34 % de las edificaciones está en buen estado, el 31.71% está en regular estado y el 21.95 % en mal estado. Lo anterior se debe a que muchas de estas escuelas nunca se les ha hecho mantenimiento desde su construcción y las bien conservadas no son muy antiguas 3.3.3 MÉTODO ESTRUCTURAL ESTRUCTURAL HVE HVE 3.3.3.1 TIPO DE EDIFICACIÓN: De las cuatro tipos de edificaciones de mampostería que reconoce el método, en las edificaciones analizadas solo se encontraron de dos tipos: las M3,1 con el mayor porcentaje, 80.49% 80.49% y las M3,4 con el 19.51%. No existen ni edificaciones con mampostería reforzada, ni edificaciones construidas en mampostería en piedra. Solo las edificaciones más recientes se clasifican como M5, debido que sus muros se encuentran confinados. El resto de edificaciones cuyos muros no se encuentran confinados se clasifican como M3,1. 3.3.3.2 MANTENIMIENTO: Las edificaciones nuevas son a las que se les ha asignado un mantenimiento bueno y solo constituyen el 12.2% de las edificaciones, al resto no se les hace mantenimiento casi que de ningún tipo, solo en ocasionas se curan las grietas y se pintan, pero no constituye un mantenimiento estructural integral. 3.3.3.3 NÚMERO DE PISOS: Todas las edificaciones (100%) son menores de 3 pisos lo cual es explicable por la cantidad de alumnos, los recursos limitados y el espacio disponible. 3.3.3.4 PISO LIGERO: Ya que 40 de las 41 edificaciones analizadas son de un piso y que la única edificación de dos plantas tiene continuidad estructural. El 100% de las edificaciones no tienen pisos ligeros. 3.3.3.5 IRREGULARIDAD EN PLANTA: El 85.37% de las edificaciones son regulares en planta lo cual se explica a que la mayoría de las edificaciones siguen el mismo diseño rectangular en planta, solo algunas de las más 128
antiguas o de las más recientes cambian el diseño y son irregulares.
3.3.3.6 IRREGULARIDAD VERTICAL: Como 40 de las 41 edificaciones son de un piso, y la única edificación de dos pisos el area de la primera planta es igual a la de la segunda y tienen una altura similar, el 100% de las edificaciones son regulares verticalmente, según este método. 3.3.3.7 PISOS SOBREPUESTOS: Ya que ninguna de las edificaciones posee una placa superior sobre la cual sea posible construir, ninguna es capaz de sostener un piso sobrepuesto, por tanto el 100% de las edificaciones carece de ellos. 3.3.3.8 TECHO PESADO: Solo la edificación de dos plantas, cuyo techo es una placa de concreto se considera como una edificación con techo pesado, esa edificación constituye el 2.44% de las edificaciones, el resto tiene cubiertas de asbesto cemento. 3.3.3.9. INTERVENCIONES DE REFUERZO: A ninguna de las edificaciones se les ha realizado jamás una intervención de refuerzo, tal vez las edificaciones nuevas por provenir de recursos de Organizaciones No Gubernamentales, puedan llegar a ser intervenidas en caso de que sea necesario. El 100% de las edificaciones no tiene intervenciones de refuerzo. 3.3.3.10 PENDIENTE: Todas las edificaciones (100%) se encuentran en terrenos relativamente planos, con pendientes inferiores al 20% que es lo que este método estipula. 3.3.3.11 CONDICIÓN DEL SUELO: Obedeciendo la recomendación del FEMA, en el cual se baso este método se le asigno una calificación media-baja que correspondería a un valor entre B y C (+1), a todas la edificaciones analizadas, por carecer de estudios geotécnicos.
129
5. CONCLUSIONES El panorama general de las edificaciones analizadas es bastante desalentador debido a que son muy pocas las edificaciones que soportarían un sismo sin colapsar, lo cual pone en riesgo la vida de las personas que se encuentren dentro de ellas, en su mayoría menores de edad, sí el sismo se presenta en las horas de la mañana, que es la jornada donde se concentra la mayoría de la población escolar en la zona rural del Municipio de Sincelejo. Las edificaciones de las escuelas son de baja complejidad en su forma debido a que los presupuestos que se manejan en construcción de escuelas rurales son mínimos. Esto hace menos vulnerable las edificaciones; edificaciones ; por otro lado no se han
realizado
esfuerzos
para la
protección
y recuperación de las
edificaciones, pues muchas edificaciones tienden a deteriorarse por el paso de los años, trayendo como consecuencia el aumento de la vulnerabilidad. Las escuelas rurales de la zona Noroccidental de Sincelejo presentan una vulnerabilidad por origen debido a que la mayoría de las edificaciones se construyeron con técnicas que no consideraban la sismo resistencia para su estructuración, así mismo, mismo, ha existido una vulnerabilidad progresiva debido al deterioro de las estructuras. La causa más común de vulnerabilidad sísmica, es la falta de confinamiento en muros, la cual ocasiona daños graves en edificaciones durante los sismos. Por lo tanto, es muy probable que si ocurren movimientos con condiciones
e intensidades similares, se
presenten este tipo de daños en las edificaciones de las escuelas rurales del noroccidente de Sincelejo. El método desarrollado por Peralta, debido a que considera más parámetros y todos tienen un peso igual a los otros restringe mas los resultados; El método estructural HVE, debido a que considera pocos parámetros y a su forma de calificación de los mismos, genera resultados muy cercanos para todas las edificaciones; El método del Índice de Vulnerabilidad generó resultados más diversificados que los resultados obtenidos en mediante las otras dos metodologías, por lo cual indica que es el más completo y adecuado para las edificaciones de mampostería de la zona rural del Municipio de Sincelejo. 130
6. RECOMENDACIONES Ampliar el universo de edificaciones: Debido a que la metodología desarrollada para la estimación de la vulnerabilidad sísmica de las edificaciones de las escuelas del noroccidente de las zonas rurales de Sincelejo fue diseñada para ser aplicada a gran escala es pertinente que se realicen estudios de vulnerabilidad en centros médicos rurales y en las iglesias iglesias presentando un especial interés estas edificaciones destinadas para albergar albergar a un gran número de personas, esto de acuerdo con lo estipulado en la Norma Colombiana de Diseño y Construcción Sismo resistente NSR-98 (Capitulo A-10 "Edificaciones Construidas Antes de La vigencia de la Presente Versión del Reglamento").
Refinamiento del estudio de vulnerabilidad sísmica: Debido a que el método utilizado para el diagnóstico de la vulnerabilidad sísmica de las edificaciones de 1 y 2 piso de las escuelas del noroccidente de las zonas rurales de Sincelejo , está basado en apreciaciones subjetivas, se recomienda a partir de los resultados obtenidos en este estudio como como una primera aproximación, desarrollar trabajos con un mayor grado de detalle y refinamiento, a las edificaciones prioritarias que componen la zona rural noroccidental de Sincelejo , en donde se involucren ensayos de laboratorio de materiales y modelamiento de las estructuras de estas edificaciones, con el fin de evaluar evaluar con con precisión precisión los parámetros físicos que las hacen vulnerables vulnerables y de esta esta manera manera plantear propuestas de reforzamiento. Evaluar la vulnerabilidad sísmica de las líneas vitales: Se recomienda realizar estudios estudios de evaluación de vulnerabilidad vulnerabilidad sísmicas de las líneas vitales como las redes de acueducto, alcantaril alcantarillado, lado, energía teléfono etc. Herramientas para la planificación: Con relación a los resultados propios de este proyecto estos deben servir como una herramienta para la planificación, planificación, así como una base para diseñar diseñar y promover programas de prevención de desastres desastres mediante mediante la intervención de la vulnerabilidad, preparativos, campañas educativas y de información pública. 131
En cuanto a las edificaciones:
Las edificaciones que no poseen poseen confinamiento podrían podrían confinarse para disminuir esta que es la principal causa de vulnerabilidad sísmica. Esto se puede hacer de forma simple haciendo columnas y vigas que confinen las paredes.
Se debe capacitar y concientizar a los maestros de obra sobre las implicaciones que tiene la construcción de edificios que no cumplan la norma sismo resistente.
La Secretaria de planeación debe velar por el cumplimiento de la NSR-98 en el área urbana y rural.
Se debe realizar un plan de mejoramiento de las escuelas rurales con base al estudio realizado el cual podría ser financiado por el Ministerio de educación, la UNESCO, la alcaldía de Sincelejo y la gobernación de Sucre.
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