ESCUELA ACADÉMICO-PROFESIONAL ACADÉMICO-PROFESIONAL INGENIERIA CIVIL
MONOGRAFÍA: CONSTRUCCIONES SISMORESISTENTES
AUTORES: ESCOBAR LICAPA, Yuzhen And LEIVA BALVIN
ASESOR: P!"#$ BRITO ME%IA, Luz C&!'en
LIMA, %UNIO DE ()*+
Los terremotos no matan a las personas, los malos edificios si.
%"hn Mue!, S.'/0"1"
II
A nuestros padres, por su apoyo incondicional en nuestra formación profesional.
III
Expresamos nuestro agradecimiento a la Prof. BRITO E!IA, Lu" por orientarnos en nuestro tra#a$o.
I%
INDICE P&g. Ep'grafe
II
(edicatoria
III
Agradecimiento
I%
Introducción
%II
CAPITULO * )O*)EPTO+ E*ERALE+ -.-
Terremoto
-.
Principios de La +ismo Resistencia
-./
)onfiguración Estructural
/
CAPITULO ( RA(O (E %0L*ERABILI(A( +I+I)A .-
)lasificación de Tipos de %i1ienda
2
.
Aspectos 3ue afectan La %ulnera#ilidad +'smica
4
./
E1aluación de %ulnera#ilidad +'smica
5
%
CAPÍTULO +
*I%EL (E (A6O (E %I%IE*(A+ A7E)TA(A+ /.-
Elementos suscepti#les a sufrir da8os en 1i1iendas
--
/.
)lasificación de da8os en 1i1iendas
-
/./
(a8os en elementos no estructurales
-9
)onclusiones
-:
Referencias
-2
Anexos
-4
%I
In!"du22/n Los da8os causados por los terremotos alrededor del mundo ;an generado 3ue la po#lación desarrolle una conciencia de su per1i1encia #uscando mecanismos 3ue le permitan mitigar o reducir los efectos de1astadores 3ue de$an los mo1imientos tel
Ar3uitectura de emergencia? de renom#re mundial donde manifiesta@ >+i le proporcionas a un ;om#re una casa segura, proporcionas una 1i1ienda para su familia, pero si le ense8as a construir su propia casa de una forma segura, ;a#r&s proporcionado una 1i1ienda para su familia y pro#a#lemente tam#i=n para las familias de sus ;i$os, de sus parientes y de sus amigos.?
%II
CAPÍTULO * CONCEPTOS GENERALES
*$*$- Te!!e'"" En unos cuantos momentos, miles de personas pueden perder #ienes, salud, seres 3ueridos y, tal 1e", la 1ida. Algunos terremotos ;an llegado a causar cientos de miles de muertes y gra1es da8os en &reas de miles de ilómetros cuadrados, y se recuerdan como fec;as dolorosas de la ;istoria de la ;umanidad. Por esta ra"ón de#emos conocer las caracter'sticas de los terremotos como manifiesta la A+O)IA)IO* )OLOBIA*A (E I*E*IERIA +I+I)A C-CD@ Los terremotos son fenómenos naturales 3ue se presentan por el mo1imiento de placas tectónicas o fallas geológicas, u#icadas dentro de la corte"a terrestre. Tam#i=n se producen por acti1idad 1olc&nica. )uando existe la posi#ilidad de 3ue se presenten sismos de cierta se1eridad en un lugar y en un tiempo determinado, se dice 3ue existe >amena"a s'smica?. Existen "onas de mayor amena"a s'smica, es decir, lugares donde se espera 3ue se presenten sismos con mayor frecuencia y fuerte intensidad. +e dice 3ue una edificación es >sismo resistente?, cuando se dise8a y construye con una adecuada configuración estructural, utili"ando componentes de dimensiones apropiadas y materiales con proporción y resistencia suficientes para soportar la acción de fuer"as causadas por sismos frecuentes. p. -:D.
Los terremotos son fenómenos 3ue se presentan dentro de la corte"a terrestre lo cual ;ace u#icar a muc;os lugares con amena"as s'smica, por ello de#emos construir edificaciones sismo resistente para contrarrestar a este fenómeno y como futuros ingenieros de#emos ;acer cumplir con todas las normati1as de construcción.
*$($- P!n23". de L& S.'" Re..en2& +e dice 3ue una edificación es sismo resistente cuando se dise8a y construye con una adecuada configuración estructural, con componentes de dimensiones apropiadas y materiales con una proporción y resistencia suficientes para soportar la acción de fuer"as causadas por sismos frecuentes.
Aun cuando se dise8e y construya una edificación cumpliendo con todos los re3uisitos 3ue indican las normas de dise8o y construcción sismo resistente, siempre existe la posi#ilidad de 3ue se presente un terremoto aun m&s fuerte 3ue los 3ue ;an sido pre1istos y 3ue de#en ser resistidos por la edificación sin 3ue ocurran da8os. Por lo cual seg
A3u' el autor nos muestra cuales son las causantes y posi#les fallas 3ue ;acen 3ue una edificación no soporte los fenómenos de la naturale"a, los cuales conociendo los principales nos dice 3ue de#emos cumplir con todos para tener una mayor seguridad.
*$+$- C"n#1u!&2/n E.!u2u!&0 Trata de informarnos, acerca de cómo construir una edificación sismo resistente con una adecuada configuración, las 3ue de#emos aplicar en o#ra. Aun cuando se dise8e y construya una edificación cumpliendo con todos los re3uisitos 3ue indican la normati1a, siempre existe la posi#ilidad de 3ue se presente un terremoto a
/
+eg
A3u' el autor trata acerca de las irregularidades 3ue se pueden presentar en la configuración estructural de un edificio en el &m#ito de la ar3uitectura y construcción con el fin de estudiar y anali"ar las posi#les falencias de las estructuras en caso de la ocurrencia de un sismo, as' mismo se pretende profundi"ar so#re las irregularidades con el fin de crear un grado mayor de conciencia so#re el dise8o de la configuración estructural en las edificaciones.
9
CAPÍTULO ( GRADO DE VULNERABILIDAD SISMICA
En este cap'tulo se introduce el concepto de 1ulnera#ilidad s'smica y su relación con conceptos como la amena"a y el riesgo s'smico 3ue ser1ir& de macro para el desarrollo del presente tra#a$o. +e destaca la necesidad de la e1aluación de la 1ulnera#ilidad s'smica de edificaciones esenciales desde un punto de 1ista amplio 3ue englo#e tanto la afectación funcional como el da8o f'sico descrito en t=rminos de 1ulnera#ilidad funcional estructural.
($* C0&.#2&2/n de 3". de 44end& Las 1i1iendas pueden clasificarse en tres tipos dependiendo del sistema constructi1o de los muros de soporte principales. La Asociación )olom#iana de Ingenier'a +'smica C-CD menciona los siguientes tipos@ amposter'a no refor"ada@ La mamposter'a no refor"ada es la construcción 3ue utili"a unidades de mamposter'a, en la cual no se considera ning
El conocimiento de la 1ulnera#ilidad s'smica de los di1ersos elementos, constituye un elemento fundamental para la determinación del riesgo s'smico. +e ;a esta#lecido 3ue las consecuencias de un e1ento s'smico generalmente est&n en proporción in1ersa al grado de preparación de la comunidad 3ue de#e necesariamente empe"ar por conocer su propio ni1el de riesgo y por ende el ni1el de 1ulnera#ilidad s'smica de sus edificaciones esenciales. 2
($( A.3e2". 5ue &#e2&n 0& 4u0ne!&60d&d .7.'2& La 1ulnera#ilidad s'smica es un con$unto de par&metros capa" de predecir el tipo de da8o estructural, el modo de fallo y la capacidad resistente de una estructura #a$o unas condiciones pro#a#les de sismo, es decir, la 1ulnera#ilidad s'smica es la suscepti#ilidad de la 1i1ienda a sufrir da8os estructurales en caso de un sismo determinado. +eg
1ulnera#ilidad, mientras 3ue una
irregularidad alta contri#uir& de mayor manera HJal igual manera 3ue la cantidad de muros en dos direcciones contri#uye de forma in1ersamente proporcional a la 1ulnera#ilidad s'smica de la 1i1iendaHJ de este modo la configuración con mayor cantidad de muros contri#uir& de forma m'nima o nula a la 1ulnera#ilidad, mientras 3ue la configuración con poca o nula cantidad de muros en dos direcciones contri#uir& a la 1ulnera#ilidad de forma mayor. II. Aspecto )onstructi1o@ En la calidad de las $untas de pega en mortero Hinter1ienen el espesor del mortero, la calidad de los procesos de $untar los ladrillos tanto en sus $untas 1erticales como ;ori"ontales HJ por otro lado el tipo y disposición de los ladrillos cuentan con la #uena calidad de las unidades de mamposter'a, la uniformidad en su colocación y el ;ec;o de 3ue ;ayan 3uedado tra#adas unas con otras
HJ de igual importancia 3ue la calidad de materiales.
III. Aspecto Estructural@ En este aspecto se tiene en cuenta los muros confinados y refor"ados 3ue de#en poseer refuer"o tanto longitudinal como trans1ersal y estar adecuadamente dispuestos HJ as' mismo las caracter'sticas de las a#erturas de los muros de#en totali"ar menos del /:K del &rea total del muro HJ al lado de amarre de cu#iertas existentes de arriostramiento y distancia no muy grande entre 1igas. p. 29D
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Estos aspectos son muy importantes por3ue tienen como o#$eti1o de anali"ar el da8o 3ue puede producir un sismo a las 1i1iendas donde en 1e" de utili"ar la amena"a para los c&lculos de los resultados de un 1alor pro#a#il'stico como es el riesgo, se utili"a un 1alor concreto de sismo y como resultado se o#tiene una proporción de da8o 3ue genera dic;o sismo a cada una de las 1i1iendas de#ido a la 1ulnera#ilidad 3ue cada 1i1ienda posee. (e tal forma, el da8o es una función de la 1ulnera#ilidad por el 1alor concreti"ado de uno mismo.
($+- E4&0u&2/n de 4u0ne!&60d&d .7.'2& Al ser las edificaciones de mamposter'a una de las tipolog'as m&s frecuentes en las ciudades, surge la necesidad de reali"ar estudios conducentes a 1alorar su 1ulnera#ilidad s'smica. Adem&s, no se de#e pasar por alto 3ue una #uena cantidad de estas edificaciones ;an sido dise8adas y construidas sin considerar los lineamientos sismoresistentes necesarios para su #uen desempe8o durante la ocurrencia de un sismo. +eg
5
-CD Tipo de cu#ierta --D Estado de conser1ación
Al construir este autor con un modelo propio para e1aluar la 1ulnera#ilidad de las edificaciones de ciudades de nuestro pa's, se re3uiere una #uena información de registros de da8os ocurridos en sismos pasados o datos experimentales del comportamiento de las estructuras. Por consiguiente, se de#en ampliar los estudios de recopilación y an&lisis de información de da8os s'smicos y, al tiempo, fortalecer la in1estigación en lo referente al comportamiento estructural de nuestras edificaciones. ientras ocurre este proceso es necesario desarrollar modelos propios con los medios 3ue se cuentan y por ello la alternati1a de utili"ar la opinión de expertos para este tipo de estudios es adecuada.
F
CAPÍTULO + NIVEL DE DA8O DE VIVIENDAS AFECTADAS
0na 1i1ienda puede 1erse afectada por diferentes causas casi siempre asociadas a causas naturales. Resulta importante identificar las causas principales de los da8os en la 1i1ienda para garanti"ar 3ue las inter1enciones propuestas efecti1amente solucionen el pro#lema presentado y e1itar 3ue se presenten los mismos da8os en un futuro cercano. Las causas m&s usuales de da8o en 1i1ienda son las siguientes@ Terremotos, (esli"amientos, Asentamientos y deformaciones del suelo, cauces de r'os y 3ue#radas muy cercanos, 1ientos fuertes, deterioro natural. Para adelantar la reparación de los da8os de una 1i1ienda se de#e identificar claramente las causas de los mismos.
+$*- E0e'en". .u.2e360e. & .u#!! d&9". en 44end&. Los elementos suscepti#les a sufrir da8os son los muros, 1igas y entre pisos en esta parte se detallara los tipos de da8os 3ue puede sufrir las 1i1iendas donde la Asociación )olom#iana de Ingenier'a +'smica C-CD, nos manifiesta@ Los elementos a sufrir da8os pueden su#di1idirse en@ amposter'a no refor"ada@ •
uros cortos. Elementos de poca longitud, en general en cercan'as de a#erturas de puertas y 1entanas 3ue conforman la 1i1ienda.
•
%igas y dinteles. +e trata de elementos de mamposter'a complementarios 3ue conforman normalmente 1igas, dinteles y acumulan las deformaciones o da8os por ser m&s d=#iles 3ue los muros cortos.
•
uros fuertes. +e trata de muros de mamposter'a de longitud aprecia#le y en los 3ue normalmente no se presentan a#erturas. Presentan un comportamiento el&stico de cuerpo r'gido funcionando como un 1oladi"o empotrado en la cimentación.
amposter'a confinada@ •
Paneles. +e trata de los muros de mamposter'a no refor"ada contenidos entre marcos de concreto refor"ado de confinamiento. Los paneles pueden presentar agrietamientos en diagonal o pueden presentar tendencia a la falla en dirección perpendicular al muro.
--
•
%igas y columnas. Tiene con función refor"ar los paneles de mamposter'a no refor"ada. Estos elementos de confinamiento pueden fallar por corte, por tensión, por comprensión o por efectos com#inados principalmente como consecuencia del agrietamiento del panel interior.
amposter'a refor"ada@ •
uros fuertes. uros cuyo funcionamiento general es e3ui1alente a un muro en 1oladi"o empotrado en la #ase y cuya capacidad est& controlada en general en su #ase.
•
uros d=#iles. +on en general m&s d=#iles 3ue las 1igas 3ue los conectan. La capacidad del sistema est& controlada por la capacidad a corte de los muros lo cual se manifiesta com
•
%igas y dinteles. Todos los elementos anexos a los muros tales como 1igas y dinteles son suscepti#les a sufrir da8os de#ido a los despla"amientos ;ori"ontales 3ue ocurren en el sistema estructural principal.
Toda esta información est& dirigida en su utili"ación pr&ctica, a profesionales ingenieros y ar3uitectos, capacitadores, docentes uni1ersitarios y de carreras t=cnicas de la construcción, as' como a las autoridades 3ue re3uieran de orientación para tomar decisiones so#re acciones de reconstrucción.
+$($- C0&.#2&2/n de d&9". en 44end&. Los da8os sufridos por la 1i1ienda y las edificaciones dependen del tipo u origen del fenómeno natural 3ue ocasiona el desastre. Los terremotos por lo general producen da8os en los elementos estructurales 1igas, columnas, losas, muros portantes, etc.D y en los no estructurales como la ta#i3uer'a, los tec;os no estructurales, el mo#iliario, las instalaciones, el e3uipamiento, etc.D, de#ido a los esfuer"os o las cargas adicionales a 3ue se 1en sometidos tales elementos por los mo1imientos del terreno. Igualmente, pueden producirse fallas ocasionadas por deformaciones permanentes asentamientos, desli"amientos, etc.D del terreno so#re el 3ue est=n construidas las 1i1iendas.
-
+eg
Edificaciones totalmente destruidas o sin posi#ilidad de reparación.
•
Edificaciones parcialmente destruidas, con posi#ilidad de reparación.
•
Edificaciones no afectadas o con da8os menores.
Para el caso de la destrucción o da8o del mo#iliario y e3uipo podr& ;acerse una categori"ación similar. Al u#icar en un mapa las 1i1iendas y edificaciones afectadas de acuerdo con las categor'as anteriores ser& f&cil 1isuali"ar las "onas de mayor afectación y 3ue, por lo consiguiente, re3uerir&n atención prioritaria por parte de las autoridades para la reali"ación posterior de estudios detallados as' como la definición de las necesidades de demolición y remoción de escom#ros. El especialista de#er& asimismo ela#orar una tipolog'a de las 1i1iendas y edificaciones en su estado original #as&ndose en los siguientes criterios@ 0#icación geogr&fica ur#ana o ruralD. ateriales usados en la construcción, *
Por lo tanto si #ien es cierto 3ue la ocurrencia de grandes desastres puede con1ertirse en una oportunidad de desarrollo para la "ona afectada, especialmente cuando la reconstrucción introduce me$oras y formas de reducción del riesgo, los desastres de pe3ue8a o mediana intensidad no suelen implicar recursos adicionales sino in1ersión de recursos propios, 3ue se traduce en mecanismos inadecuados o insuficientes de reconstrucción sin reducir la posi#ilidad de ocurrencia de desastres futuros. -/
+$+$- D&9". en e0e'en". n" e.!u2u!&0e. Los da8os no estructurales se de#en a la unión inadecuada de los aca#ados, muros de relleno o di1isorios y de las instalaciones con la estructura, o la falta de rigide" de la misma, lo cual se traduce en excesi1as deformaciones 3ue no pueden ser a#sor#idas por este tipo de componentes.
Los da8os no
estructurales m&s comunes son el agrietamiento de elementos di1isorios de mamposter'a, el aplastamiento de uniones entre la estructura y los elementos de relleno, el desprendimiento de aca#ados y otros componentes adosados y la rotura de 1idrios y de instalaciones de diferente tipo. Estos da8os no estructurales presentan riesgos posteriores de los cuales el Ing. !orge Bellido Retamo"o CCFD, Proyecto de 1ulnera#ilidad s'smica en del Per<, los distri#uye@ •
Riesgo para la 1ida. Es el mayor riesgo a enfrentar en una edificación. La posi#ilidad de lesiones producidas por la ca'da o rotura de elementos *o Estructurales es #astante altaN la rotura de 1idrios, la ca'da de e3uipos y mue#les so#re las personas, la posi#ilidad de incendios de#ido a fugas o derrames, son amena"as 3ue ponen en riesgo la 1ida de los usuarios de la edificación.
•
Riesgo de p=rdida del #ien. La posi#ilidad de perder e3uipos, mue#les o aca#ados ar3uitectónicos durante un sismo es #astante alta, tanto as' 3ue en t=rminos glo#ales podemos atri#uir 3ue del total de perdidas f'sicas de#idas a un terremoto se estima 3ue la tercera parte corresponde al contenido interior de las edificaciones, es decir, al e3uipamiento y mo#iliario.
•
Riesgo de p=rdida funcional. El colapso funcional de una edificación in1olucra la perdida de energ'a y a#astecimiento de agua de#ido a fallas externas a la edificación, igualmente a la posi#ilidad de inaccesi#ilidad de#ido a caos po#lacional o perdida de medios de trasporte luego de ocurrido un desastre en este caso un sismo o terremoto, significan un inmediato desa#astecimiento de los ser1icios.
Es importante identificar los da8os en elementos no estructurales, pero muc;o m&s importante es identificar los riesgos posi#les de una edificación 3ue soporto un desastre en este caso de sismo o terremoto, para tomar las medidas correspondientes a fin de reducir o eliminar los riesgos 3ue se presenten. -9
CONCLUSIONES -. 0n terremoto es impredeci#le, no sa#emos en si cuando 1an a suceder, ;oy en d'a de#emos estar muy alertas con ellos ya 3ue ;an ocurrido 1arios y de grandes magnitudes y estos mismos ;an producido mo1imientos en la corte"a terrestre. . La sismo resistencia es el proceso y el producto de las acciones profesionales y constructi1as dirigidas a garanti"ar lo me$or posi#le la sal1aguarda de una edificación durante e inmediatamente despu=s de un fuerte terremoto. /. Los aspectos 3ue tienen 3ue 1er con la solución ar3uitectónica de la edificación, tales como la relación con edificaciones 1ecinas, forma de la planta, forma en altura o ele1ación y dimensión, forma y distri#ución de los componentes estructurales y no estructurales, ;an comen"ado a ser incluidos en la mayor'a de las normas y recomendaciones para el dise8o de edificaciones sismo resistentes. 9. La 1ulnera#ilidad y el riesgo s'smico de edificaciones significa el an&lisis de todo el sistema en caso de desastre, permite la identificación, u#icación, estimación de da8os y 1isuali"ación de los edificios s'smicamente deficientes. :. Es importante integrar los m=todos emp'ricos, experimentales y anal'ticos de e1aluación de la 1ulnera#ilidad s'smica como una 1'a para aumentar la confia#ilidad de estos estudios. 2. Para la e1aluación del da8o de los edificios es importante disponer de funciones de 1ulnera#ilidad para la "ona de estudio. La disponi#ilidad de una excelente #ase de datos permitir& aplicar me$or todas las correcciones necesarias en las edificaciones.
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REFERENCIAS
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manual para la e1aluación del impacto socioeconómico y am#iental de los desastres. Recuperado de ;ttp@GG.eclac.orgGpu#licacionesGxmlG4G-4C4Glcmexg:eTOOId.pdf Ing. !orge Bellido Retamo"o CCFD, Proyecto de 1ulnera#ilidad s'smica en ;ospitales del Per<. Recuperado de ;[email protected]:/4Gdoc-C:/4 .pdf @ u'a de estudios de sismo resistencia CC/D. Recuperado de ;[email protected]#d.comGdocG2C:22G+I+ORE+I+TE*)IA
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ANEO *
Fuene: La Asociación )olom#iana de Ingenier'a +'smica.
-4
ANEO (
Fuene: La Asociación )olom#iana de Ingenier'a +'smica.
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