NEC_SE_RE

RIESGO SSMICO,EVALUACIN,REHABILITACIN DE ESTRUCTURAS

NORMA ECUATORIANADE LA CONSTRUCCIN

NEC

CDIGONEC - SE - RE

Econ. Diego Aulestia Valencia

Textos:

Produccin Editorial: Direccin de Comunicacin Social, MIDUVI

Diciembre 2014

ISBN:00000000000

Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda (MIDUVI)

Cmara de la Industria de la Construccin (CAMICON)

Ministro de Desarrollo Urbano y Vivienda

Arq. Jose Antonio Martn ErquiciaCoordinador de proyecto

Arq. Jose Antonio Toral ValdiviesoDirector de Hbitat y Asentamientos Humanos

Arq. Rubn Daro Paredes CortezSubsecretario de Vivienda

Econ. Luis Felipe Guevara UrquizoSubsecretario de Hbitat y Asentamientos Humanos

PrlogoAl Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda, ente rector de las polticas de hbitat y vivienda a nivel nacional, le corresponde formular la normativa que propicie el desarrollo ordenado y seguro de los Asentamientos Humanos, la densificacin de las ciudades y el acceso a la vivienda digna.

Bajo ese marco, y considerando adems que nuestro pas est localizado en una zona calificada de alto riesgo ssmico, el Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda llev a cabo un proceso de actualizacin de la Normativa Tcnica referente a la Seguridad Estructural de las Edificaciones (Cdigo Ecuatoriano de la Construccin de 2001). Esta labor fue realizada en conjunto con la Cmara de la Industria de la Construccin, entidad que coordin el desarrollo de varios documentos normativos a travs de comits de expertos de entidades pblicas, del sector privado y representantes de instituciones acadmicas. Se realizaron talleres de trabajo con los profesionales del sector y se aplicaron las mejores prcticas internacionales en el mbito de la edificacin.

El objetivo fue determinar nuevas normas de construccin de acuerdo a los avances tecnolgicos a fin de mejorar los mecanismos de control en los procesos constructivos, definir principios mnimos de diseo y montaje en obra, velar por el cumplimiento de los principios bsicos de habitabilidad, y fijar responsabilidades, obligaciones y derechos de los actores involucrados en los procesos de edificacin.

La Norma Ecuatoriana de la Construccin pretende dar respuesta a la demanda de la sociedad en cuanto a la mejora de la calidad y la seguridad de las edificaciones, persiguiendo a su vez, proteger al ciudadano y fomentar un desarrollo urbano sostenible

Econ. Diego Aulestia ValenciaMinistro de Desarrollo Urbano y Vivienda

TABLA DE DATOS

LISTADO DE PERSONAS Y ENTIDADES PARTICIPANTES

Expedicin mediante Acuerdo Ministerial Nro. 0028 19 de agosto de 2014

MIDUVI, Registro Oficial, Ao II, Nro. 319

Actualizacin mediante Acuerdo Ministerial Nro. 0047

MIDUVI, Registro Oficial, Ao II, Nro. 413

26 de agosto de 2014

15 de diciembre de 2014

10 de enero de 2015

INSTITUCIN NOMBRE

FECHANOMBRE DEL DOCUMENTO HABILITANTE

Ministerio de Desarrollo Urbano y ViviendaMinisterio de Desarrollo Urbano y ViviendaMinisterio de Desarrollo Urbano y ViviendaMinisterio de Desarrollo Urbano y ViviendaCmara de la Industria de la ConstruccinCmara de la Industria de la ConstruccinColegio de Ingenieros Mecnicos de PichinchaEscuela Politcnica NacionalEscuela Politcnica NacionalEscuela Politcnica NacionalEscuela Politcnica NacionalUniversidad San Francisco de QuitoUniversidad San Francisco de QuitoPontificia Universidad Catlica del EcuadorPontificia Universidad Catlica del EcuadorUniversidad Central del EcuadorAmerican Concrete InstituteFRACTALES Cia. Ltda.GEOESTUDIOS S.A. Cambridge Consultores de Desarrollo S.A.Cambridge Consultores de Desarrollo S.A.Cambridge Consultores de Desarrollo S.A.Cambridge Consultores de Desarrollo S.A.Cambridge Consultores de Desarrollo S.A.Consultor ParticularConsultor ParticularConsultor ParticularConsultor ParticularConsultor ParticularConsultor Particular

Ing. Jos Vicente Chiluisa OchoaArq. Francesca Blanc Ab. Jonathan Santiago Gmez PumagualleArq. Jose David Saura GonzalezIng. Hermel Flores Maldonado Ing. Ginno Manciati JaramilloIng. Carlos Balden ValenciaIng. Sigifredo Dcimo Daz MendozaIng. Patricio Honorato Placencia AndradeArq. Flix Policarpo Vaca MoncayoIng. Hugo Alfonso Ypes Arostegu Ing. Telmo Andrs Snchez GraunauerDr. Fabricio Oswaldo Ypez MoyaIng. Oswaldo Marcelo Guerra AvendaoIng. Guillermo Ricardo Realpe RivadeneiraMsc. Ing. Hernn Estupian MaldonadoIng. Juan Carlos Garcs P.Dr. Vinicio Andrs Surez ChacnDr. Xavier Fernando Vera GraunauerIng. Jos Andrs Vallejo BermeoIng. Michael Joseph Maks DavisIng. Mathieu LamourDr. Mauro Pompeyo Nio LzaroDr. Miguel Angel Jaimes TllezDr. Pedro Pablo Rojas CruzIng. Jaime Enrique Garca AlvearIng. Fabin Enrique Espinosa SarzosaIng. Jorge Luis Palacios RiofroIng. Jorge Enrique Orbe VelalczarMsc. Ing. Alex Francisco Albuja Espinosa

RIESGO SSMICO,EVALUACIN,REHABILITACIN DE ESTRUCTURAS

CDIGONEC - SE - RE

2CONTENIDO1. Generalidades ............................................................................................................................ 6

1.1. Definiciones ............................................................................................................................ 6

1.2. Smbolos............................................................................................................................... 101.2.1. Unidades...................................................................................................................... 101.2.2. Simbologa................................................................................................................... 10

1.3. Marco normativo y referencias ............................................................................................. 121.3.1. Normas ecuatorianas de la construccin .................................................................... 121.3.2. Normas extrajeras usadas para la norma NEC-SE-RE de las NECs ......................... 121.3.3. Otras referencias ......................................................................................................... 13

2. Alcances y metodologa............................................................................................................ 14

2.1. Contexto ............................................................................................................................... 14

2.2. Contenido y aplicabilidad del capitulo .................................................................................. 15

2.3. Alcances ............................................................................................................................... 16

3. Verificacin del desempeo estructural.................................................................................... 17

3.1. Alcances y objetivos de desempeo estructural ................................................................. 17

3.2. Memoria de diseo............................................................................................................... 17

4. Rehabilitacin ssmica de edificios........................................................................................... 18

4.1. Alcances ............................................................................................................................... 18

4.2. Normas referentes................................................................................................................ 18

4.3. Etapas del proceso de rehabilitacin ssmica ...................................................................... 18

4.4. Cargas y combinaciones de cargas ..................................................................................... 19

4.5. Objetivos de rehabilitacin ................................................................................................... 194.5.1. Niveles de desempeo ................................................................................................ 194.5.2. Niveles de amenaza ssmica....................................................................................... 204.5.3. Definicin de los objetivos de rehabilitacin................................................................ 21

4.6. Estrategias de rehabilitacin ................................................................................................ 22

4.7. Levantamiento de informacin y ensayos............................................................................ 23

4.8. Modelacin, anlisis y criterios de aceptacin ..................................................................... 24

4.9. Diseo y rehabilitacin ......................................................................................................... 24

4.10. Rehabilitacin de edificaciones patrimoniales ..................................................................... 25

5. Evaluacin del riesgo ssmico en edificios ............................................................................... 26

5.1. Generalidades ...................................................................................................................... 26

5.2. Alcances ............................................................................................................................... 26

5.3. Tipos de investigaciones ...................................................................................................... 275.3.1. 5 tipos de evaluacin de riesgo ssmico...................................................................... 275.3.2. Aplicacin y pertinencia temporal del informe............................................................. 275.3.3. Disponibilidad de la informacin.................................................................................. 27

35.3.4. Incertidumbre en la evaluacin.................................................................................... 27

5.4. Metodologa de evaluacin .................................................................................................. 285.4.1. Requerimientos mnimos............................................................................................. 285.4.2. Incertidumbre y seleccin de un nivel de investigacin .............................................. 28

5.5. Peligro ssmico ..................................................................................................................... 29

5.6. Evaluacin de la estabilidad y desempeo ssmico del edificio (BS) .................................. 295.6.1. Nivel BS1 de investigacin .......................................................................................... 295.6.2. Nivel BS2 de investigacin .......................................................................................... 305.6.3. Nivel BS3 de investigacin .......................................................................................... 30

5.7. Evaluacin de la estabilidad del sitio (SS) ........................................................................... 315.7.1. Nivel SS1 de investigacin .......................................................................................... 315.7.2. Nivel SS2 de investigacin .......................................................................................... 315.7.3. Nivel SS3 de investigacin .......................................................................................... 32

5.8. Evaluacin del riesgo ssmico en el edificio (BD) ................................................................ 325.8.1. Escenarios de prdidas (SL, PL, AAL) ........................................................................ 325.8.2. Niveles de investigacin del riesgo ssmico en edificios (BD)..................................... 345.8.3. Evaluacin de la vulnerabilidad y prdidas en el contenido del edificio (CD) ............. 355.8.4. Evaluacin del tiempo de interrupcin......................................................................... 355.8.5. Informe de riesgo ssmico ........................................................................................... 35

6. Evaluacin del riesgo ssmico a nivel nacional, regional y urbano .......................................... 37

6.1. Generalidades ...................................................................................................................... 37

6.2. Objetivos............................................................................................................................... 37

6.3. Metodologa.......................................................................................................................... 37

7. Inspeccin y evaluacin visual rpida de estructuras .............................................................. 39

8. Apndice informativo: esquemas conceptuales ....................................................................... 40

8.1. Temas tratados en la NEC-SE-RE....................................................................................... 40

8.2. Etapas del proceso de rehabilitacin ssmica de edificios................................................... 40

8.3. Evaluacin del riesgo ssmico en edificios........................................................................... 41

4ndice de tablasTabla 1: Control de dao y niveles de desempeo para edificios .................................................... 20

Tabla 2: Niveles de amenaza ssmica .............................................................................................. 20

Tabla 3: Objetivos de Rehabilitacin................................................................................................. 22

5ndice de figurasFigura 1. Ecuador, zonas ssmicas para propsitos de diseo y valor del factor de zona Z............ 15

Figura 2: Temas tratados en la NEC-SE-RE .................................................................................... 40

Figura 3: Etapas del proceso de rehabilitacin ssmica de edificios................................................. 40

Figura 4: Esquema conceptual simplificado de evaluacin ssmica de la NEC-SE-RE ................... 41

61. Generalidades

1.1. Definiciones

Componentes no estructurales

Componentes del edificio que no forman parte del sistema estructural que resiste cargas verticales y laterales y que tampoco se definen como contenido del edificio.

Consultor

Persona u organizacin que ejecuta la visita al sitio y prepara el reporte de riesgo ssmico de un edificio o grupo de edificios.

Contenido del edificio

Instalaciones contenidas en el edificio que no han sido definidas como sistemas estructurales del edificio.

Los ejemplos incluyen equipos instalados por los ocupantes, sistemas de manejo de materiales, estanteras, muebles, accesorios, mquinas de oficina, equipos de computacin, equipos y maquinarias y bienes personales.

Costo de reposicin

Costo requerido para construir nuevamente y completamente un nuevo edificio con las mismas caractersticas como tamao, fachadas, configuracin y uso del referido edificio asumiendo un sitio virgen.

El costo de reposicin incluye costos por construccin incluyendo costo de materiales y mano de obra, diseo, supervisin en sitio, administracin, etc.

Daos o gastos de reparacin

Costo requerido para reparar el edificio y llevarlo a la condicin en que se encontraba antes del sismo, permitiendo su permanencia o demolicin.

El valor incluye los costos de construccin as como los costos para el diseo, supervisin de obras, de gestin, etc.

Deficiencia

Defecto visible en el edificio o falta de mantenimiento significativo del edificio en sus componentes o equipos.

Condiciones que resultan de la falta de mantenimiento rutinario, reparaciones varias, mantenimiento operativo, etc., no son considerados una deficiencia.

Documentos originales de construccin

Documentos usados en la fase de construccin inicial y cualquier modificacin subsecuente en el

7edificio que es objeto de la evaluacin de riesgo ssmico.

Generalmente los planos son los documentos de construccin preferidos.

Estabilidad del Edificio y Desempeo Ssmico (Building Stability: BS)

Evaluacin del desempeo ssmico y de la estabilidad del edificio.

Estabilidad del sitio (Site Stability: SS)

Evaluacin de la estabilidad del sitio por fallas, licuefaccin del suelo, deslizamientos de tierra, u otra respuesta in situ que pudiera amenazar la estabilidad del edificio o causar daos durante un sismo.

ndice de dao

Relacin entre el costo del dao (o de su reparacin) y el costo de reposicin.

Ocupante

De un edificio, un grupo u organizacin o parte de esta, o un individuo o individuos, que estn o estarn ocupando algn espacio para realizar alguna actividad.

Personas que estn autorizadas para estar presentes slo temporalmente, o en circunstancias especiales como a las que se les permite entrada slo en caso de emergencia, son visitantes.

Prdida anualizada promedio (Average Annual Loss: AAL)

Es la prdida econmica expresada como promedio anual a largo plazo de las prdidas causadas por todos los sismos posibles. La AAL como valor absoluto o normalizado con respecto al costo de reposicin, es el promedio anual del costo a largo plazo de los sismos en una regin geogrfica o en una estructura en particular.

Prdida Escenario (Scenario Loss: SL)

Prdidas esperadas por daos del edificio asociados con un sismo especfico (M y R) o con una falla especfica que haya afectado al edificio.

Valores de SL son expresados en trminos de la razn de dao o relacin costo del dao / costo de reparacin en precio actual. El SL es generalmente limitado a prdidas debidas al sismoasociadas con el peligro ssmico, pero podran incluir prdidas por otros peligros ssmicos, como se prescriba por el usuario.

Prdida Escenario Esperada (Scenario Expected Loss: SEL)

Valor esperado de SL.

Prdida Escenario mxima (Scenario Upper Loss: SUL)

Valor esperado de SL que tiene un 10% de probabilidad de excedencia para el sismo especfico del escenario considerado.

8Prdida mxima probable (Probable Maximum Loss: PML)

Trmino histricamente utilizado en caracterizar dao de edificios debido a sismos.

PML ha tenido un gran nmero de diferentes definiciones explcitas e implcitas. Cuando unprofesional usa el trmino PML, ste deber ser definido en trminos de SL o PL como ya se defini.

Prdida probable (Probable Loss: PL)

Prdidas en los sistemas del edificio debidas al sismo que tienen una probabilidad especificada deser excedidas en un perodo de tiempo determinado, o prdidas debidas al sismo con un perodo de retorno de excedencia especfico.

Peritaje Estructural

La evaluacin de la condicin de una propiedad para el propsito de identificar las condiciones o caractersticas de la propiedad, incluyendo potenciales condiciones peligrosas, que pueden ser importantes para determinar la conveniencia de la propiedad para realizar transacciones financieras o inmobiliarias.

El grado de peritaje ejercido por parte del Usuario es usualmente proporcional a la tolerancia a la incertidumbre del Usuario, el propsito de la evaluacin de riesgo ssmico, los recursos y el tiempo disponible del profesional para ejecutar la visita al sitio y su respectiva investigacin.

Riesgo ssmico en el edificio (BD)

Evaluacin de la vulnerabilidad y prdidas que se podran producir en un edificio o grupo de edificios por el peligro ssmico existente en el sitio de emplazamiento de las estructuras. La evaluacin incluye el clculo de prdidas para un escenario especfico (SL), prdida probable (PL), prdida anualizada promedio (AAL) o todas las anteriores.

Sistema resistente a cargas laterales

Los elementos del sistema estructural que resisten la accin ssmica. Esto incluye respuesta vertical, horizontal y torsional de elementos y sistemas.

Sistemas del edificio

Todos los sistemas fsicos que comprenden un edificio y sus servicios.

Esto incluye sistemas arquitectnicos, estructurales, mecnicos, plomera, electricidad, proteccin contra incendios, transportacin vertical (ascensores) y sistemas de seguridad. Msespecficamente los sistemas arquitectnicos incluyen fachadas no estructurales, techos, paredes divisorias no estructurales, particiones, etc.; sistemas estructurales incluyendo sistemas y fundaciones para resistencia de fuerzas gravitatorias y ssmicas; sistemas mecnicos de calefaccin, ventilacin y equipos de aire acondicionado, ductos, sistemas de control, etc.; sistemas de plomera incluyendo calentadores de agua domsticos, tuberas, controles, accesorios de plomera, sistemas de aguas residuales, gas natural y gas propano, aguas lluvias y bombas, etc.; sistemas elctricos incluyendo interruptores, transformadores, breakers, cableado, accesorios para iluminacin, sistemas emergentes de energa, etc.; y sistemas contra incendios incluyendo rociadores, sistemas de monitoreo y alarma, etc. Lo que no se incluye como sistemas del edificio

9es considerado como contenido del edificio.

Tiempo de Interrupcin (Business Interruption: BI)

Perodo de interrupcin de las operaciones comerciales normales que pueden potencialmente omaterialmente causar una prdida para el propietario/operador de ese negocio. Evaluacin de las prdidas por interrupcin o uso parcial del edificio.

Las prdidas pueden ser parciales o totales para el periodo en consideracin. El tiempo de interrupcin es expresada en das/hora/meses de inactividad para el edificio en su conjunto, o el valor de funcionamiento equivalente.

Usuario

Persona o institucin que consigue al profesional para que prepare la evaluacin de riesgo ssmico.

Visita al sitio

Reconocimiento visual del sitio y la propiedad fsica por parte del profesional para recolectar informacin para los propsitos de preparar la evaluacin del riesgo ssmico.

no se espera que el profesional use ningn tipo de herramienta en el momento del reconocimiento visual de los sistemas del edificio y sus componentes durante la visita al sitio. Esta definicin implica que esta visita es preliminar y no a fondo y usualmente hecha sin ninguna prueba de tipo exploratorio, ni de remocin de materiales, o pruebas. Es literalmente la inspeccin visual delprofesional al edificio y al sitio.

Vulnerabilidad y prdidas en el contenido (CD)

Evaluacin de la vulnerabilidad y prdidas en el contenido del edificio.

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1.2. Smbolos

1.2.1. Unidades

Aceleraciones: m/s

Alturas: m

reas: m

Fuerzas y cargas: kN o kN/m

Masas: kg

Periodos: s

Peso especfico: kg/m3

Presin: Pa o N/m

Resistencias: kPa

Velocidad: m/s

1.2.2. Simbologa

Smbolo Definicin

AAL Prdida Anualizada Promedio

BD Riesgo ssmico

BI Tiempo de Interrupcin

BS Estabilidad del Edificio y Desempeo Ssmico

CD Vulnerabilidad y prdidas en el contenido

D carga muerta total de la estructura

E Efectos de las fuerzas ssmicas

Razn entre la aceleracin espectral Sa (T = 0.1 s) y el PGA para el periodo de retorno

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Smbolo Definicin

seleccionado.

Fa Coeficiente de amplificacin de suelo en las zona de periodo corto. Amplifica las ordenadas del espectro elstico de respuesta de aceleraciones para diseo en roca, considerando los efectos de sitio

Fd Coeficiente de amplificacin de suelo. Amplifica las ordenadas del espectro elstico de respuesta de desplazamientos para diseo en roca, considerando los efectos de sitio

Fs Coeficiente de amplificacin de suelo. Considera el comportamiento no lineal de los suelos, la degradacin del periodo del sitio que depende de la intensidad y contenido de frecuencia de la excitacin ssmica y los desplazamientos relativos del suelo, para los espectros de aceleraciones y desplazamientos

k Factor de incertidumbre aplicado a las propiedades mecnicas asumidas a partir de documentos o planos

L Sobrecarga (carga viva)

PGA Valor de la aceleracin ssmica esperada en roca (Peak Ground Acceleration)

PL Prdida Probable

Sa o Sa(T) Espectro de respuesta elstico de aceleraciones (expresado como fraccin de la aceleracin de la gravedad g). Depende del periodo o modo de vibracin de la estructura

SL Prdida Escenario

SS Estabilidad del sitio

Tr Periodo de retorno de un sismo

Z Aceleracin mxima en roca esperada para el sismo de diseo, expresada como fraccin de la aceleracin de la gravedad g

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1.3. Marco normativo y referencias

1.3.1. Normas ecuatorianas de la construccin

NEC-SE-CG: Cargas (no ssmicas)

NEC-SE-DS: Peligro ssmico y requisitos de diseo sismo resistente

NEC-SE-RE: Riesgo ssmico, Evaluacin, Rehabilitacin de estructuras

NEC-SE-GM: Geotecnia y Diseo de Cimentaciones

NEC-SE-HM: Estructuras de Hormign Armado

NEC-SE-AC: Estructuras de Acero

NEC-SE-MP: Estructuras de Mampostera Estructural

NEC-SE-MD: Estructuras de Madera

NEC-SE-VIVIENDA: Viviendas de hasta 2 pisos con luces de hasta 5m

1.3.2. Normas extrajeras usadas para la norma NEC-SE-RE de las NECs

ASCE 31-2003 Seismic Evaluation of Existing Buildings, American Society of Civil Engineers (2003)

ASCE 41-2006 Seismic Rehabilitation of Existing Buildings, American Society of Civil Engineers (2006)

FEMA 154 Rapid Visual Screening of Buildings for Potential Seismic Hazards

FEMA 274 (1997) NEHRP commentary on guidelines for seismic rehabilitation of buildings(1997)

FEMA 356 (2000) Prestandard and commentary for the seismic rehabilitation of buildings(2000)

FEMA 440 (2005) Improvement of nonlinear static seismic analysis procedures FEMA 440(2005)

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1.3.3. Otras referencias

Argudo J, PROYECTO RADIUS GUAYAQUIL, Herramientas de Evaluacin del Riesgo para el Diagnstico de Zonas Urbanas contra Desastres Ssmicos, 1999.

ASTM, E2026 Standard Guide for Seismic Risk Assessment of Buildings.

ATC-58, Guidelines for Seismic Performance Assessment of Buildings.

GEOHAZARDS INT., IMQ, ORSTOM, OYO, Earthquake Risk Management Project, EPN, Quito, Ecuador, 1994.

PROYECTO PRECUPA, Informe Final del Proyecto PRECUPA: Prevencin de Desastres Naturales en la Cuenca del Paute, Cuenca, 1998.

Estudio del Riesgo Ssmico en el Ecuador, Yepez H., Chatelain J.L., Guillier B, Comunicacin.

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2. Alcances y metodologa

2.1. Contexto

El Ecuador tiene una larga historia de actividad ssmica que, en los ltimos 460 aos, ha provocado la destruccin de ciudades enteras como Riobamba e Ibarra, con la muerte de ms de 60 000 personas (Ypez H. et al 1998). Escenarios ssmicos probables evaluados en Quito (EPN et al 1994), Guayaquil (Argudo J. et al, 1 999) y Cuenca (Garca E. et al 2 000), muestran la necesidad urgente por emprender en programas para la mitigacin del riesgo ssmico. El estudio del riesgo ssmico y su impacto en el desarrollo, constituye un reto cientfico crucial para el siglo veinte y uno.

El riesgo ssmico resulta de la combinacin de 3 factores:

peligro ssmico,

nivel de exposicin,

vulnerabilidad al dao de las edificaciones.

El anlisis de vulnerabilidad se realiza a travs de funciones de vulnerabilidad o fragilidad, que relacionan probabilsticamente una medida de intensidad ssmica con una medida de dao en la edificacin. En muchos casos las funciones de vulnerabilidad tambin incorporan las consecuencias del dao en trminos de prdidas humanas y materiales.

La mayora del territorio del Ecuador se encuentra ubicado en una zona de alto peligro ssmico, como se evidencia en la NEC-SE-DS en la Figura 1. La vulnerabilidad o susceptibilidad al dao de muchas edificaciones que tienen un alto grado de exposicin por estar en su mayora situadas en ciudades con alta peligrosidad ssmica como Quito, Guayaquil y todas las ciudades costeras, de aquellas construidas antes de la promulgacin de los cdigos de la construccin o de aquellas que no han sido diseadas apropiadamente y que a lo largo de su vida han sido reformadas, ampliadas o que han sufrido un cambio en el tipo de uso, distinto al contemplado en el diseo. El riesgo ssmico es alto y debe ser considerado en la toma de decisiones.

Un caso crtico es el de las edificaciones llamadas esenciales o de ocupacin especial, que no pueden cesar sus actividades luego de un sismo, sobre todo cuando el desastre natural ha causado el colapso de otras edificaciones, con heridos, muertos y refugiados. Entre estas edificaciones se encuentran los hospitales, muchos de los centros educativos, edificios de bomberos y otras instituciones de socorro, destacamentos militares y de polica, gobierno, etc.

Una mejor estimacin del riesgo ssmico es fundamental para minimizar la prdida de vida, dao a la propiedad, el trastorno social y econmico debido a los sismos.

Una presentacin relevante y transparente del riesgo ssmico provee la base para mejores cdigos de construccin, planes de respuesta emergente, proteccin de la infraestructura crtica, planeamiento del uso del suelo para desarrollo sostenible y estrategias para la contratacin de seguros.

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Figura 1. Ecuador, zonas ssmicas para propsitos de diseo y valor del factor de zona Z

2.2. Contenido y aplicabilidad del capitulo

El captulo se compone de 5 ejes, de naturalezas y alcances distintos. Constituyen una base metodolgica para la ejecucin de estudios de:

1. Verificacin del desempeo ssmico de estructuras previo a su construccin, en cumplimiento de las disposiciones de la NEC-SE-DS, en particular para estructuras esenciales y de ocupacin especial. Vase seccin 3.

2. Rehabilitacin ssmica de edificios, que consiste en la evaluacin y el diseo de sistemas de rehabilitacin ssmica para mejorar el desempeo ssmico de estructuras existentes en funcin del cumplimiento de un objetivo de desempeo ssmico. Vase seccin 4.

3. Evaluacin del riesgo ssmico en edificios, con la valoracin probabilstica de las prdidas materiales por sismo, para aportar elementos de decisin en la compra de bienes inmuebles, su rehabilitacin ssmica, o el clculo de una prima de seguro contra terremoto.Vase seccin 5.

4. Evaluacin del riesgo ssmico a nivel nacional, regional y urbano, para estimar probabilsticamente las prdidas por sismo y proveer insumos para la gestin efectiva del riesgo ssmico. Vase seccin 6.

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5. Inspeccin y evaluacin rpida de estructuras, como herramienta o componente bsico de los estudios descritos anteriormente. Vase seccin 7.

2.3. Alcances

Considerando cada seccin independiente de las otras, se definen los alcances y objetivos a principio de cada seccin.

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3. Verificacin del desempeo estructural

3.1. Alcances y objetivos de desempeo estructural

Esta seccin trata particularmente del caso de edificaciones esenciales y de uso especial.

Como parte del proceso de diseo descrito en la NEC-SE-DS, se deber realizar un anlisis de verificacin del desempeo ssmico.

En la verificacin del desempeo ssmico se aplicar un procedimiento de anlisis no lineal.

Se verificar el cumplimiento de los siguientes objetivos de desempeo:

Estructuras esenciales:

o Seguridad de vida ante amenaza ssmica con Tr=475 aos

o Prevencin de colapso ante amenaza ssmica con Tr=2500 aos.

Estructuras de ocupacin especial:

o Prevencin de colapso ante amenaza ssmica con Tr=2500 aos.

Los niveles de desempeo para Seguridad de Vida y Prevencin de Colapso se encuentran descritos en la seccin 4.5.1.

3.2. Memoria de diseo

La memoria de diseo deber incluir:

una descripcin del modelo no-lineal generado,

las propiedades de los materiales utilizados,

las curvas momento-curvatura, momento-rotacin o modelos histerticos utilizados,

las acciones gravitacionales y ssmicas,

el proceso de anlisis, los criterios de aceptacin y su cumplimiento.

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4. Rehabilitacin ssmica de edificios

4.1. Alcances

Esta seccin se podr aplicar a la rehabilitacin ssmica de cualquier tipo de edificacin.

La seccin 4.10 presenta referencias tiles dedicadas a la rehabilitacin patrimonial, asunto particularmente importante en el contexto nacional, que ser desarrollado en las prximas revisiones del presente capitulo.

4.2. Normas referentes

La rehabilitacin ssmica de edificios se ejecutar de acuerdo a la norma ASCE 41, salvo en los temas donde prevalecern los criterios que se presentan a continuacin.

Se espera que la mayora de edificios rehabilitados de acuerdo a ASCE 41 alcancen los niveles de desempeo deseados ante la accin del sismo de diseo.

Sin embargo, el cumplimiento de esa norma no garantiza tal desempeo, ms bien, representa el estado del conocimiento en este campo de la ingeniera. El conocimiento en ingeniera ssmica evoluciona rpidamente, tanto en el entendimiento sobre el comportamiento de los edificios atacados por terremotos, como en las tcnicas para predecir su desempeo. Informacin sobre la confiabilidad de los procedimientos especificados en ASCE 41 se encuentran en FEMA 274.

NOTAS

La norma ASCE 41 est basada principalmente en la pre-norma FEMA 356 e incluye las recomendaciones de FEMA 440 para anlisis no-lineal esttico.

Respecto a la rehabilitacin ssmica de edificaciones de carcter patrimonial, vase la seccin 4.10.

4.3. Etapas del proceso de rehabilitacin ssmica

La ejecucin de un estudio de rehabilitacin debe contener al menos lo siguiente:

Definicin del objetivo de rehabilitacin

Seleccin de estrategias de rehabilitacin

Levantamiento de informacin y ensayos

Modelacin, anlisis y criterios de aceptacin

Diseo y Rehabilitacin

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4.4. Cargas y combinaciones de cargas

Para efectos de rehabilitacin, las acciones gravitacionales y ssmicas se combinan de manera distinta a la utilizada en el diseo (en el marco de la NEC-SE-RE, se considera el mtodo de los esfuerzos admisibles). De entre las dos combinaciones que se presentan a continuacin, aquella que cause el efecto ms desfavorable en la estructura deber ser utilizada:

1.1 (D + 0.25L) + E

0.9 (D + 0.25L) + E

Donde:

D Carga muerta total de la estructura

E Efectos de las fuerzas ssmicas

L Sobrecarga (carga viva)

Determinacin de las cargas ssmicas

Se calcularn los efectos de las fuerzas ssmicas E de acuerdo con las secciones 3.3 y 3.4de la NEC-SE-DS.

Se determinarn las combinaciones de los componentes de las cargas ssmicas de acuerdo con la seccin 3.5 de la NEC-SE-DS.

Se combinarn las varias cargas de acuerdo con la seccin 3.4 de la NEC-SE-CG.

Los procedimientos que se presentan en esta seccin son especficamente aplicables para la rehabilitacin de edificios existentes y en general son ms apropiados que los procedimientos que se presentan en los captulos de diseo de estructuras nuevas.

4.5. Objetivos de rehabilitacin

4.5.1. Niveles de desempeo

Resultan de la combinacin de los niveles de desempeo estructural y no estructural. Las combinaciones recomendadas y el nivel de dao esperado se describen en la Tabla 1.

Se comprobaran las estructuras existentes para los 4 siguientes niveles de desempeo:

1-A: nivel operacional

1-B: nivel de ocupacin inmediata

3-C: nivel de seguridad de vida

5-E: nivel de prevencin al colapso

En la seccin 4.5.3, se definen objetivos de rehabilitacin de acuerdo con estos niveles de

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desempeo y con los niveles de amenaza ssmica definidos en la seccin 4.5.2.

La siguiente tabla presenta el control de dao y los niveles de desempeo para edificios:

Tabla 1: Control de dao y niveles de desempeo para edificios

4.5.2. Niveles de amenaza ssmica

Con el propsito de evaluacin y rehabilitacin ssmica de edificios se definen 4 niveles discretos de amenaza ssmica, que corresponden a probabilidades de excedencia de 50%, 20%, 10% y 2% en 50 aos, tal como expuesto en la Tabla 2.

Probabilidad de excedencia en 50 aos

Perodo de retorno Tr (aos) Tasa de excedencia (1/Tr)

2% 2500 0.00040

10% 475 0.00211

20% 225 0.00444

50% 72 0.01389

Tabla 2: Niveles de amenaza ssmica

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Para determinar el espectro elstico (descrito en la seccin 3.3.1 de la NEC-SE-DS) para diferentes periodos de retorno, siempre que el valor de PGA obtenido a partir de las curvas de amenaza para el sitio del emplazamiento (descrito en la seccin 3.1.2 de la NEC-SE-DS) est en el rango entre 0.15 g y 0.5 g, se podr estimar mediante el procedimiento descrito en la seccin 3.2.2de la NEC-SE-DS con los valores de los coeficientes Fa, Fs y Fd obtenidos mediante una interpolacin lineal a partir de los valores discretos de las tablas 3, 4 y 5 de la NEC-SE-DS,considerando en este caso PGA igual a Z.

El valor es la razn entre la aceleracin espectral Sa (T = 0.1 s) y el PGA para el periodo de retorno seleccionado.

4.5.3. Definicin de los objetivos de rehabilitacin

Un objetivo de rehabilitacin se define con la seleccin de uno o ms pares de niveles ssmicos y los correspondientes niveles de desempeo. Es decir, los niveles de dao estructural y no-estructural que debe alcanzar la edificacin cuando es impactada por sismos de distinta probabilidad de excedencia (o perodo de retorno).

Los objetivos de rehabilitacin se exponen en la Tabla 3.

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Tabla 3: Objetivos de Rehabilitacin

Se definen los siguientes objetivos:

Estructuras esenciales: debern ser rehabilitadas al menos para el objetivo de rehabilitacin bsico de seguridad (k y p)

Estructuras de ocupacin especial: debern ser rehabilitadas para un objetivo limitado (gy l).

4.6. Estrategias de rehabilitacin

El objetivo de rehabilitacin debe ser alcanzado mediante la implementacin de medidas de rehabilitacin basadas en una estrategia para solventar las deficiencias identificadas en la etapa de levantamiento de informacin (vase la seccin 4.7).

Cada medida implementada para rehabilitar debe ser evaluada en conjunto con otras medidas y la

1.- Cada celda en esta matriz representa un Objetivo de Rehabilitacin discreto

2.- Los objetivos de rehabilitacin de esta tabla pueden ser usados para representar los siguientes 3 objetivos

de rehabilitacin:

Objetivo Bsico de Seguridad k y pObjetivos Avanzados k y m, n, or o

p e i jk y p y a, b, e, fm, n, u o slo

Objetivos Limitados k slop sloc, d, g, h, o l slo

NIV

EL D

E TE

RREM

OTO 50% / 50 aos

20% / 50 aos

BSE-1 (10% / 50 aos)

BSE-2 (2% / 50 aos)

g

k

o

d

h

l

p

e

i

m

b

f

j

n

Niveles de Desempeo Esperados en el Edificio

Niv

el O

pera

cion

al (1

-A)

Niv

el d

e O

cupa

cin

In

med

iata

(1-B

)

Niv

el d

e Se

gurid

ad d

e Vi

da (

3-C)

Niv

el d

e Pr

even

cin

al

Cola

pso

(5-E

)

a c

23

estructura en su conjunto para asegurar que el escenario completo de rehabilitacin alcance el objetivo de desempeo.

Los efectos de la rehabilitacin en la rigidez, resistencia y deformabilidad debern tomarse en cuenta en el modelo analtico de la estructura rehabilitada. La compatibilidad entre componentes nuevos y existentes deber verificarse al nivel de desplazamientos demandado en el nivel de amenaza ssmica seleccionada para el anlisis.

Una o ms de las siguientes estrategias de rehabilitacin se permitirn como medidas para la rehabilitacin ssmica:

Modificacin local de componentes.

Remocin o reduccin de irregularidades.

Rigidizamiento global de la estructura.

Reforzamiento global de la estructura.

Reduccin de masa.

Aislamiento ssmico.

Incorporacin de disipadores de energa.

4.7. Levantamiento de informacin y ensayos

Informacin as-built sobre la configuracin del edificio, sus componentes, el sitio de implantacin, la cimentacin y de las estructuras adyacentes, debe ser obtenida de acuerdo a ASCE 41.

La informacin recabada debe tener el detalle suficiente para permitir la clasificacin de los componentes como principales, secundarios y no estructurales, su modelacin y anlisis por el mtodo seleccionado. Informacin recabada de documentos disponibles deber suplementarse y verificarse en sitio mediante investigaciones no-destructivas y ensayos de materiales.

En el caso de ser aplicado un procedimiento de anlisis lineal dinmico, cuando limitaciones econmicas o de otro tipo impidan la ejecucin de pruebas fsicas o ensayos sobre los materiales, las propiedades mecnicas asumidas a partir de documentos o planos sern afectadas por un factor de incertidumbre k menor o igual que 0.75. Se debern justificar concretamente dichas limitaciones. Procedimientos de anlisis no-lineal, menos conservadores que el lineal dinmico, requieren la ejecucin de pruebas fsicas y ensayos.

La configuracin estructural y las posibles deficiencias pueden ser evaluadas mediante los mtodos presentados en ASCE 31 o FEMA 310.

Las amenazas provenientes de pueden ser evaluadas mediante el procedimiento de evaluacinpresentado en el presente numeral.

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4.8. Modelacin, anlisis y criterios de aceptacin

Esta norma permite la aplicacin de cuatro procedimientos de anlisis estructural:

Lineal esttico.

Lineal dinmico.

No-lineal esttico.

No-lineal dinmico.

Los procedimientos lineales en ASCE 41 (en su captulo 3 en particular) son basados en fuerzas(vase tambin la seccin 6 de la NEC-SE-DS) y se han diseado para producir una estimacin conservadora de la respuesta y desempeo ssmico ya que estos mtodos no son siempre exactos.

Ya que en la realidad, la respuesta de los edificios es no-lineal, los mtodos no-lineales producen una representacin ms exacta de su respuesta y desempeo. Reconociendo las fortalezas del anlisis no-lineal, estos mtodos tienen lmites menos conservadores en cuanto a la respuesta permisible de la estructura. Edificios que han sido evaluados como deficientes mediante anlisis lineal, pueden cumplir con los requerimientos de este captulo si se analizan mediante procedimientos no-lineales. De ah que, la ejecucin de anlisis no-lineales es recomendada en esta norma ya que puede minimizar la necesidad de rehabilitacin ssmica y sus costos.

Los modelos matemticos generados para la estructura deben ser consistentes con el procedimiento de anlisis seleccionado.

Los resultados obtenidos con el procedimiento de anlisis seleccionado debern evaluarse con los criterios de aceptabilidad que propone ASCE 41 para ese procedimiento.

NOTA: El procedimiento simplificado de rehabilitacin ssmica presentado en ASCE 41 no es aplicable en Ecuador.

4.9. Diseo y rehabilitacin

El diseo de nuevos elementos que se adicionen a la estructura, dentro de la estrategia de rehabilitacin, debern disearse de acuerdo a ASCE 41.

La memoria de rehabilitacin deber incluir:

una descripcin de la estructura,

su configuracin,

deficiencias,

estrategias de rehabilitacin aplicadas,

modelos generados, propiedades de los materiales, curvas momento-curvatura, momento-rotacin o modelos histerticos utilizados,

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acciones gravitacionales y ssmicas consideradas,

proceso de anlisis, criterios de aceptacin y su cumplimiento.

4.10. Rehabilitacin de edificaciones patrimoniales

Provisiones. Esta seccin ser completada en las versiones ulteriores de la presente norma

Se sugiere seguir los procedimientos propuestos en la norma chilena NCh 3332 "Estructuras -Intervencin de construcciones patrimoniales de tierra cruda - Requisitos del proyecto estructural(2013).

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5. Evaluacin del riesgo ssmico en edificios

5.1. Generalidades

En la historia reciente, terremotos que han ocurrido alrededor del mundo han causado incontables prdidas humanas y materiales. Estas experiencias han motivado el desarrollo de tcnicas para la cuantificacin de riesgo ssmico.

Esta seccin contiene informacin que debe usarse como gua para la cuantificacin de prdidas por terremotos. La evaluacin del riesgo ssmico no es obligatoria en el Ecuador, ni requisito previo a la transferencia de bienes inmuebles o su aseguramiento.

En esta metodologa, las prdidas econmicas se miden a travs de variables especficas y consistentes como son:

Prdida Probable (PL)

Prdida Escenario (SL)

Prdida Anualizada Promedio (AAL)

5.2. Alcances

La evaluacin de riesgo ssmico podr ejecutarse para un edificio o un grupo de edificios.

Este captulo constituye una gua simplificada para evaluar el riesgo ssmico en edificios, lo cual incluye el clculo de prdidas potenciales a la propiedad cuando ocurra un terremoto.

Los contenidos de la presente norma pueden ser aplicados por las instituciones financieras,compaas aseguradoras y propietarios de bienes inmuebles, inversionistas de capital en bienes races y otros usuarios que deseen estimar las posibles prdidas generadas por terremoto en los edificios.

El riesgo evaluado en este captulo incluye:

daos por movimiento del suelo,

inestabilidad del terreno,

rupturas de la falla,

deslizamientos

licuacin de suelos, desplazamientos laterales, asentamientos e inundaciones, causados por terremotos

No se incluyen daos por incendios, derrames txicos, y otras catstrofes causadas por un terremoto.

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5.3. Tipos de investigaciones

5.3.1. 5 tipos de evaluacin de riesgo ssmico

Esta seccin propone procedimientos para el desarrollo de cinco tipos de evaluacin de riesgo ssmico. Cada uno de ellos est destinado a servir diferentes necesidades de gestin del usuario.

1. Estabilidad del Edificio y Desempeo Ssmico (BS). Evaluacin del desempeo ssmico y la estabilidad del edificio.

2. Estabilidad del sitio (SS). Evaluacin de la estabilidad del sitio por fallas, licuefaccin del suelo, deslizamientos de tierra, u otra respuesta in situ que pudiera amenazar la estabilidad del edificio o causar daos durante un terremoto.

3. Riesgo ssmico (BD). Evaluacin de la vulnerabilidad y prdidas que se podran producir en un edificio o grupo de edificios por el peligro ssmico existente en el sitio de emplazamiento de las estructuras. La evaluacin incluye el clculo de prdidas para un escenario especfico (SL), prdida probable (PL), prdida anualizada promedio (AAL) o todas las anteriores.

4. Vulnerabilidad y prdidas en el contenido (CD). Evaluacin de la vulnerabilidad y prdidas en el contenido del edificio.

5. Tiempo de Interrupcin (BI). Evaluacin de las prdidas por interrupcin o uso parcial del edificio.

5.3.2. Aplicacin y pertinencia temporal del informe

El usuario slo deber basarse en el informe de riesgo ssmico a la fecha en la que dicha evaluacin fue contratada y con el edificio en el estado que tena en el momento de la evaluacin, tal como est documentado en el informe.

5.3.3. Disponibilidad de la informacin

Esta seccin reconoce que las opiniones y observaciones del consultor dependen de la disponibilidad de la informacin que est a su disposicin durante la ejecucin de la investigacin.

Por ejemplo, las observaciones de un consultor pueden verse afectadas por el nmero de personas que usan el edificio o la disponibilidad de la administracin de proporcionar informacin, como los documentos originales de construccin.

5.3.4. Incertidumbre en la evaluacin

Ninguna estimacin puede eliminar totalmente la incertidumbre con respecto al dao que resulta de un terremoto. Los distintos niveles de evaluacin descritos en esta seccin estn direccionados a reducir - no a eliminar - incertidumbres producidas en la estimacin del dao. Es necesario reconocer los lmites razonables de tiempo y costo relacionados con un nivel seleccionado de evaluacin.

No toda propiedad garantiza el mismo nivel de evaluacin de riesgo ssmico. La seleccin del nivel

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apropiado de evaluacin debe considerar el tipo de estructura objeto de la evaluacin, los recursos y tiempos disponibles, el grado de aceptacin del riesgo del usuario y la informacin desarrollada durante la investigacin.

5.4. Metodologa de evaluacin

5.4.1. Requerimientos mnimos

a. Requerimientos generales

Como mnimo, la estimacin de vulnerabilidad y las prdidas por efectos de un terremoto, deber incluir la evaluacin de estabilidad del edificio (BS, seccin 5.6) y estabilidad de sitio (SS, seccin 5.7).

El usuario:

escoger cualquier nivel de investigacin para esta evaluacin (del Nivel 1 al Nivel 3)

deber aprobar la seleccin del escenario ssmico y del perodo de retorno de la amenaza ssmica que se usar en la evaluacin de las prdidas SL y PL respectivamente (vase la seccin 5.8.1).

En algunos casos, una propuesta de rehabilitacin ssmica del edificio puede ser requerida por el usuario bajo condiciones especficas, generalmente cuando la evaluacin realizada indique la existencia de inestabilidad o dao que han excedido un valor lmite. En esos casos, la rehabilitacin ssmica se efectuar de acuerdo a la seccin 4 y la evaluacin de riesgo ssmicodeber desarrollarse tanto para el edificio en su condicin existente, as como para la condicin reparada del mismo.

b. Requerimientos respecto a la recoleccin de la informacin

El uso de cualquier herramienta computacional para la evaluacin de prdidas debidas al terremoto y que requiera slo informacin general (por ejemplo, tipo de estructura, nmero de pisos) acerca del edificio y el sitio deber ser limitada a Nivel 1 (nivel de examinacin) de las evaluaciones.

El usuario deber acordar con el consultor o proveer de acceso a todos los reportes, planos y especificaciones del edificio, tanto del edificio original como de cualquier modificacin, alteracin o adicin. Esto debe incluir todos los reportes geotcnicos y anlisis del sitio y cualquier reporte de investigacin ingenieril o de construccin, particularmente aquellas que tengan que ver con terremotos. Donde no sea posible, estos documentos podrn obtenerse de un ente gubernamental o podrn ser obtenidos del profesional responsable del diseo.

El usuario debe proporcionar, en la medida de lo posible, el acceso oportuno a los consultores que han diseado el edificio o colaborado en su diseo, anlisis y evaluacin.

5.4.2. Incertidumbre y seleccin de un nivel de investigacin

A menor nivel de investigacin, mayor ser el nivel de incertidumbre que puede ser esperado en los resultados dados por el mismo consultor que ha realizado las investigaciones.

La seleccin de un nivel de investigacin a desarrollar deber ser guiada por el nivel esperado de

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incertidumbre en el resultado que sea aceptable para el usuario. A menor tolerancia en la incertidumbre, mayor deber ser el Nivel de investigacin. A mayor peligro ssmico en la regin en la cual el edificio se encuentra localizado, mayor ser el nivel de evaluacin, todos los otros tems permanecern iguales.

5.5. Peligro ssmico

La investigacin del peligro ssmico en el sitio de implantacin del edificio o grupo de edificios tomar como base la informacin presentada en la NEC-SE-DS.

5.6. Evaluacin de la estabilidad y desempeo ssmico del edificio (BS)

El objetivo de la evaluacin BS es determinar el nivel de desempeo ssmico de la estructura, incluyendo la verificacin de si el edificio puede permanecer estable durante y luego de ocurrido un sismo.

Un grupo de edificios deber considerarse estable si cada uno de los edificios del grupo se considera estable.

Existen tres niveles de investigacin en la evaluacin de estabilidad de edificios: BS1, BS2 y BS3(del nivel de incertidumbre mayor al menor del resultado).

El nivel de evaluacin de desempeo y estabilidad del edificio deber ser el mismo que el usado para la evaluacin de la vulnerabilidad y prdidas en el edificio, si es que este anlisis es requerido por el usuario.

5.6.1. Nivel BS1 de investigacin

En este nivel de investigacin se debe aplicar la seccin 7.

Esta investigacin deber consistir como mnimo de lo que sigue:

Determinacin de los sistemas del edificio que resisten las cargas verticales y laterales revisando los documentos de construccin o las inspecciones visuales del edificio, de no haber documentos disponibles. Donde la documentacin no est disponible para su revisin, el ao de construccin en el cual el edificio fue diseado deber ser estimado, as como el cdigo o norma de construccin que se us en ese tiempo.

Determinacin del cdigo de construccin aplicable que rega en el tiempo que se realiz la construccin y las prcticas profesionales seguidas durante la construccin.

Consideracin especial se deber tener a cualquier condicin irregular que pueda crear inestabilidades como pisos dbiles, columnas restringidas por pisos inclinados, o paneles de pared rgidos, elementos no arriostrados y materiales y sistemas potencialmente frgiles como mampostera no reforzada, elementos de concreto prefabricados, etc.

Un Nivel BS1 de investigacin tiene una alta incertidumbre inherente en el resultado.

30


Como herramienta para la ejecucin de este nivel de investigacin se puede revisar los listados de deficiencias estructurales listadas en ASCE 31 (FEMA 310)

En adicin a los contenidos del Nivel BS1, esta investigacin deber consistir como mnimo de lo que sigue:

Identificacin de la existencia de cualquier problema estructural conocido como piso dbil, columnas rgidas en pisos inclinados, elementos no arriostrados, muros de cortante discontinuos, o detalles y conexiones que tienen un potencial para causar inestabilidad en todo o en parte del edificio si el nivel de terremoto o de desplazamientos entre pisos ocurre.

La evaluacin deber incluir asuntos de inestabilidad como condiciones de columna dbil-viga fuerte en marcos rgidos, miembros arriostrados y sus conexiones y la habilidad de elementos que soportan cargas de gravedad (estructurales o no estructurales) que son parte o no del sistema que resiste cargas laterales de tolerar efectos de la distorsin de entrepiso esperada con la mxima respuesta debida al terremoto.

El conocimiento agregado del edificio adquirido por medio del Nivel BS2 de investigacin puede incrementar el nivel de confianza del consultor sobre una investigacin del Nivel BS1.


Aplicacin de los procedimientos descritos en la seccin 4, para evaluar el desempeo ssmico deledificio y su estabilidad.

En adicin a los contenidos del Nivel BS2, esta investigacin deber consistir como mnimo de lo que sigue:

Revisin de los documentos originales de construccin del edificio o, si estos no estn disponibles, dibujos con medidas caracterizarn el sistema estructural, incluyendo tanto la construccin original y cualquier modificacin que haya ocurrido subsecuentemente.

Estudio detallado de los efectos de sitio en la amplificacin de la amenaza ssmica en roca.

Ensayos no destructivos de los elementos del edificio pueden ser realizados para establecer de manera general el tipo, construccin y condicin de los materiales.

El conocimiento adquirido del edificio dado por el Nivel BS3 de investigacin puede incrementar el nivel de confianza del consultor con relacin al adquirido en el Nivel de Investigacin BS2 hasta un nivel que es relativamente bajo.

31

5.7. Evaluacin de la estabilidad del sitio (SS)

El objetivo de la evaluacin de la estabilidad de sitio es determinar si el edificio est localizado en un sitio que puede ser sujeto de inestabilidad debido a terremotos inducidos por rupturas de falla superficial, licuacin de suelos, hundimiento, asentamiento, deslizamiento, tsunami, seiches, etc. Lo siguiente deber ser determinado:

Zona de falla ssmica activa. Si el edificio est localizado dentro de una zona de falla determinada y generalmente reconocida como una falla ssmica activa como la identifica cualquier agencia federal, estatal o local, u otra fuente autorizada.

Zona de Falla Ssmica potencialmente activa. Si el edificio est localizado dentro de una zona de falla determinada y generalmente reconocida como una falla ssmica potencialmente activa como la identifica cualquier agencia federal, estatal o local, u otra fuente autorizada.

Otros Peligros Ssmicos Significativos. Si el edificio est localizado tal que su exposicin para otros peligros ssmicos parece significativa, incluyendo, pero no limitado a: licuacin del suelo, deslizamiento, deformacin del terreno, inundacin debido a fallas en diques o represas, tsunamis, seiche. La importancia de estos peligros ser evaluada asumiendo la ocurrencia de terremotos cuyo movimiento del terreno es comparable con el del terremoto base para diseo u otro evento ssmico prescrito por el usuario.

5.7.1. Nivel SS1 de investigacin

Un nivel de investigacin SS1 deber consistir como mnimo de lo que sigue:

Determinacin de las condiciones del sitio de reportes y mapas publicados y disponibles, con cdigos para reas de susceptibilidad as como mapas que identifican las reas con susceptibilidad al peligro ssmico, establecidas tal vez por cdigos postales, ubicacin geogrfica u otro sistema.

Determinacin de si el rea donde el sitio est localizado tiene susceptibilidad a ruptura de la falla, licuacin de suelos, hundimiento, asentamiento, o deslizamiento de estudios disponibles o de reportes geotcnicos del sitio.

Determinacin de si el sitio es susceptible a inundacin por tsunami o si el sitio est localizado cerca de un cuerpo de agua que sea susceptible a un seiche causado por un terremoto o localizado cerca de un dique, cuya ruptura podra causar que las ondas del agua impacten la propiedad.

Un nivel de investigacin SS1 tiene alta incertidumbre en el resultado.


Un nivel SS2 de investigacin deber constar como mnimo de lo que sigue:

Revisin del informe geotcnico y evaluacin de la estabilidad de sitio potencial basada en la informacin existente relativa a este sitio. Adems, se deber realizar una evaluacin del grado de estabilidad prevista del sitio y sus implicaciones para daos en el edificio. De no

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haber reportes geolgicos disponibles, entonces una investigacin especfica del sitio es requerida para determinar las condiciones del suelo.

Si una posible inestabilidad del sitio es esperada, se determinar si el edificio est en riesgo de dao significativo debido a fallas esperadas del sitio.

El conocimiento adquirido del peligro de sitio dado por el Nivel SS2 de investigacin incrementar el nivel de confianza sobre uno de investigacin SS1 hasta un nivel que es moderado.


Un nivel SS3 de investigacin deber constar como mnimo de lo que sigue:

El desarrollo de una evaluacin de la respuesta de un sitio especfico, debe cumplir con los con las disposiciones de la NEC-SE-DS.

Si existe la posibilidad de inestabilidad del sitio, se determinar si el edificio est en riesgo de dao.

El Nivel SS3 de investigacin incrementa el Nivel de confianza al ms alto nivel que se puede alcanzar sin una investigacin de sitio extensiva.

5.8. Evaluacin del riesgo ssmico en el edificio (BD)

El objetivo de la evaluacin del riesgo ssmico es cuantificar las prdidas econmicas por la ocurrencia de terremotos y otros posibles peligros ssmicos como sea prescrito por el usuario por medio del anlisis de ingeniera y evaluacin de las caractersticas de vulnerabilidad del edificio a determinados niveles de terremotos.

El riesgo ssmico podr ser expresado mediante un escenario de prdidas (SL) o la prdida probable (PL). Los resultados podrn ser reportados tanto para la media de valores o para un determinado nivel de confianza.

La Prdida Anualizada Promedio (AAL) tambin podr usarse como medida del riesgo ssmico.

Funciones de vulnerabilidad para el edificio pueden ser determinada de datos de desempeo pasados, estimaciones de desempeo realizadas por expertos, anlisis detallado a niveles especficos de terremoto, o una combinacin de stas.

5.8.1. Escenarios de prdidas (SL, PL, AAL)

a. Clculo de la prdida escenario (SL)

El sismo usado para plantear el escenario de prdida puede ser especificado en una variedad de maneras, incluyendo:

Mximo sismo probable (Tr=2500 aos) para el sitio de construccin.

Sismo de diseo (Tr=475 aos)

Valores de SL para grupos de edificios debern ser determinados de una manera estadsticamente

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consistente que reconozca completamente las funciones de distribucin de dao probabilstico para cada edificio por individual y las posibles correlaciones entre la vulnerabilidad de edificios.

Valores de SL pueden ser dados como (vase en la seccin 1.1):

Valores SEL (Perdida Escenario Esperada),

Valores SUL (Perdida Escenario para un 90% de nivel de confianza),

Promedio ms una desviacin estndar,

Funciones de distribucin de probabilidad y/o

Valores con una probabilidad de excedencia.

Cuando los edificios de un grupo se encuentren localizados en sitios cercanos con comunes condiciones de suelo y sismos esperados, los sismos para la determinacin de la vulnerabilidad de cada edificio podrn estar completamente correlacionados de tal manera como las distribuciones de vulnerabilidad estn basadas en los mismos sismos.

Cuando los sitios estn geogrficamente dispersos, o las condiciones del suelo del sitio de la construccin sean diferentes, entonces las determinaciones de vulnerabilidad del edificio debern considerar el grado de correlacin en sismos para las condiciones de sitio por separado como parte de la determinacin del SL.

b. Estudios de prdida probable (PL)

Las estimaciones de Prdida Probable debern ser evaluadas en una manera consistentemente estadstica, considerando la distribucin probabilstica de sismos en el sitio de todos los sismosposibles que puedan impactar en el sitio y la funcin de distribucin probabilstica de dao, de acuerdo a la vulnerabilidad del edificio a cada nivel posible de sismo. Donde muchos edificios sean evaluados, los valores de PL para un grupo de edificios debern ser determinados en una formaconsistentemente estadstica que reconozca las funciones de distribucin probabilsticas de dao para cada edificio por individual y las posibles correlaciones entre la vulnerabilidad de los edificios.

Valores de PL son dados tanto como para un perodo de retorno especificado, o con una especfica probabilidad de excedencia en perodo de retorno dado, de acuerdo con la 4.5Tabla 2.

c. Estudios de prdida anualizada promedio (AAL)

La prdida anualizada promedio como valor absoluto o normalizado con respecto al costo de reposicin, es el promedio anual del costo a largo plazo de los sismos en una regin geogrfica o en una estructura en particular.

El riesgo ssmico cuantificado como prdida anualizada promedio, permite contrastar el costo de los sismos con el de otros desastres naturales que ocurren con mayor frecuencia a fin de definir polticas de gestin de riesgo.

El clculo de la prdida anualizada requiere el clculo de la prdida probable PL para al menos 8 niveles de amenaza ssmica y la integracin numrica sobre el rango de frecuencia anual de excedencia.

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5.8.2. Niveles de investigacin del riesgo ssmico en edificios (BD)

Existen tres niveles de investigacin en la evaluacin de riesgo ssmico. Estos son descritos como Nivel BD1, Nivel BD2 y Nivel BD3.

Estos niveles deben aplicarse en adicin y como complemento al nivel correspondiente de Investigacin de Estabilidad y Desempeo Ssmico (BS).

a. Nivel BD1 de investigacin

Una investigacin BD1 deber consistir, ms no estar limitada a:

Investigacin BS1 y SS1.

Determinacin de valores de SL o PL de tablas o procedimientos equivalentes para un tipo de edificio bsico; posiblemente completado con la ayuda de un programa de computacin interactivo, pero no slo sobre esa base. El razonamiento para aceptacin o ajustes para valores determinados de esta manera debern ser documentados.

Un Nivel BD1 de investigacin tiene una incertidumbre moderada inherente en su resultado.

b. Nivel BD2 de investigacin



Estimacin del dao en todos los sistemas del edificio y mejoras en el sitio por medio de una representacin de cada uno de los posibles niveles de terremotos en el sitio y computando los valores de PL o SL reflejando las distribuciones de estos terremotos.

Se desarrollar un modelo computacional de la estructura capaz de simular los efectos de la amenaza ssmica en el sitio en los componentes de la estructura. Valores de PL o SL no sern determinados de tablas o procedimientos equivalentes para un tipo de edificio genrico.

Un Nivel de investigacin BD2 tiene una moderada y baja incertidumbre.

c. Nivel BD3 de investigacin



Clculo de la Prdida Anualizada Promedio (AAL), de acuerdo a la metodologa probabilstica de PEER o ATC-58.

El usuario deber considerar implementar el proceso de revisin por un par independiente para asegurarse de un desarrollo tcnico apropiado.

Con un Nivel BD3 de investigacin, el desempeo ssmico del edificio se espera sea caracterizado con una incertidumbre mnima.

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5.8.3. Evaluacin de la vulnerabilidad y prdidas en el contenido del edificio (CD)

Cuando sea requerido por el usuario, esta evaluacin debe hacerse a la par de la evaluacin del riesgo del edificio, en correspondencia a los niveles de investigacin BD1-BD3.

La metodologa ATC-58 ofrece una gua para este tipo de evaluacin

5.8.4. Evaluacin del tiempo de interrupcin

El objetivo del anlisis de tiempo de interrupcin es cuantificar las prdidas econmicas causadas por la paralizacin o prestacin parcial de los servicios que brindaba un edificio a su propietario.

Cuando esta evaluacin sea requerida por el usuario, se ejecutar como parte del Nivel BD3 de evaluacin de riesgo ssmico. Una gua para la ejecucin de esta evaluacin puede encontrarse en ATC-58.

5.8.5. Informe de riesgo ssmico

Los resultados de las investigaciones debern ser documentadas en un reporte escrito, siguiendo el formato establecido por el usuario.

a. Aplicacin y pertinencia temporal del informe

El usuario slo debe basarse en el informe de riesgo ssmico a la fecha en la que dicha evaluacin fue contratada y con el edificio en el estado que tena en el momento de la evaluacin, tal como est documentado en el informe.

Bsicamente, el informe de peligro ssmico contendr las siguientes informaciones:

lista exhaustiva de la documentacin usada,

fuentes de informacin,

descripcin clara de la evaluacin y representacin del riesgo ssmico,

presentacin de las bases tcnicas que llevan a las conclusiones,

nombres de las personas involucradas en todas las etapas del estudio, con sus calificaciones y experiencia.

b. Contenido del informe de riesgo ssmico

El reporte deber:

incluir documentacin (por ejemplo, referencias, fotografas, informes de laboratorio, etc.) que sirvan de soporte de los anlisis, opiniones y conclusiones que se encuentren en el informe,

contener todas las fuentes de informacin debern ser suficientemente documentadas para facilitar el que puedan ser referenciadas o re-observadas en una fecha posterior,

describir claramente cmo el riesgo ssmico ha sido evaluado y representado, las suposiciones hechas en la evaluacin del riesgo ssmico que puedan influenciar en los

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resultados sustancialmente y qu nivel cuantitativo de todas las incertidumbres existen en los resultados,

presentar las bases tcnicas para las conclusiones a las que se ha llegado y deber adems proveer todos los detalles tcnicos de los mtodos y procedimientos usados para determinar los valores de prdida con suficiente detalle, de manera que un par revisor pueda validar cuan adecuadas han sido las decisiones tcnicas y procedimientos usados,

contener los nombres de las personas involucradas en todas las etapas del estudio, con sus calificaciones y experiencia en inspeccin, evaluacin de desempeo y riesgo ssmico en estructuras,

contener una declaracin indicando quin podr utilizar o contar con los resultados y conclusiones del estudio.

contener una declaracin indicando los niveles de investigacin, que de acuerdo a esta norma, han sido implementados para cada evaluacin reportada. Todas las enmendaduras, omisiones o desviaciones de esta norma, de haberlas y todas las adiciones, de haberlas, debern ser listadas individualmente y en detalle.

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6. Evaluacin del riesgo ssmico a nivel nacional, regional yurbano

6.1. Generalidades

El anlisis de vulnerabilidad se realiza a travs de funciones de vulnerabilidad o fragilidad, que relacionan probabilsticamente una medida de intensidad ssmica con una medida de dao en la edificacin.

En muchos casos las funciones de vulnerabilidad tambin incorporan las consecuencias del dao en trminos de prdidas humanas y materiales.

Cuando la vulnerabilidad se estudia a nivel regional o urbano, las funciones de vulnerabilidad o matrices de vulnerabilidad (funciones discretas) se desarrollan para cada tipologa estructural en base a:

Observaciones de daos ocurridos en terremotos pasados,

Criterio de expertos,

Simulacin de los efectos de terremotos sobre modelos estocsticos representativos de la tipologa estructural, o una combinacin de las anteriores.

6.2. Objetivos

A nivel nacional regional o urbano, el riesgo ssmico se calcula con los siguientes objetivos:

Identificar sectores de la poblacin en alto riesgo.

Cuantificar el costo de los terremotos y su impacto en la economa.

Contrastar el costo de los terremotos con el de otros desastres naturales que ocurren con mayor frecuencia a fin de definir polticas de Gestin de Riesgo.

Calibrar y mejorar los mtodos de diseo sismo-resistente.

6.3. Metodologa

Los estudios de riesgo ssmico deben efectuarse de acuerdo a las metodologas aceptadas internacionalmente, tales como GEM (Global Earthquake Model), Hazuz o CAPRA.

La ejecucin de un estudio de riesgo ssmico debe incluir al menos los siguientes componentes:

Inventario geo-referenciado de las edificaciones y otras estructuras.

Anlisis de peligro ssmico en la zona de estudio.

Anlisis de vulnerabilidad y dao.

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Anlisis de consecuencias econmicas y sociales.

El riesgo ssmico debe evaluarse en forma probabilstica para todos los terremotos posibles, lo cual permite el clculo de la prdida anualizada promedio (AAL).

La AAL como valor absoluto o normalizado con respecto al costo de reposicin, es el promedio anual del costo a largo plazo de los terremotos en una regin geogrfica o en una estructura en particular.

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7. Inspeccin y evaluacin visual rpida de estructuras

Este procedimiento se deber aplicar para identificar, inventariar y clasificar las estructuras de acuerdo a indicadores visuales de riesgo ssmico.

Al tratarse de un procedimiento sencillo, podr ser usado por los diseadores, constructores, inspectores municipales y estudiantes de ingeniera y arquitectura debidamente entrenados.

El uso de este sistema es particularmente apropiado, en estudios de riesgo ssmico a nivel urbano o regional (vase tambin la seccin 6), para identificar aquellas estructuras que necesitan de una evaluacin estructural a detalle mediante:

los mtodos que se presentan en FEMA 154,

las metodologas publicadas por el Grupo Nacional de Defensa para los Terremotos, Italia (GNDT),

u otros que sean apropiados.

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8. Apndice informativo: esquemas conceptuales

Los esquemas aqu presentados no se substituyen al contenido expuesto en las secciones 1 a 7.

8.1. Temas tratados en la NEC-SE-RE

Figura 2: Temas tratados en la NEC-SE-RE

8.2. Etapas del proceso de rehabilitacin ssmica de edificios

La informacin normativa y exhaustiva al respecto se encontrar en la seccin 4.

Figura 3: Etapas del proceso de rehabilitacin ssmica de edificios

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8.3. Evaluacin del riesgo ssmico en edificios

La informacin normativa y exhaustiva al respecto se encontrar en la seccin 5.

Figura 4: Esquema conceptual simplificado de evaluacin ssmica de la NEC-SE-RE

Donde:

Investigaciones:

BD Riesgo ssmico en el edificio

BS Estabilidad del Edificio y Desempeo Ssmico

SS Estabilidad del sitio

CD Evaluacin de la vulnerabilidad y prdidas en el contenido del edificio

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BI Evaluacin del tiempo de interrupcin

Escenarios de prdidas:

AAL Estudios de prdida anualizada promedio

PL Estudios de prdida probable

SL Clculo de la prdida escenario

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