Download pdf - EVALUACION DE LA VULNERABILIDAD SISMICA DE · PDF filecolumna fuerte-viga débil. Estudios de Vulnerabilidad y Riesgo de la Gran Lima 1. Vulnerabilidad: - Vulnerabilidad Sísmica en

EVALUACION DE LA VULNERABILIDADSISMICA DE AREAS URBANO MARGINALES

Dr. Ing. Jorge Olarte NavarroDr. Ing. Jorge Olarte NavarroDirector de InvestigaciónDirector de Investigación

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA LIMA-PERUFacultad de Ingeniería Civil

CENTRO PERUANO JAPONES DE INVESTIGACIONESSISMICAS Y MITIGACION DE DESASTRES - CISMID

Curso Internacional CISMID-2002

Factores de Zona parael territorio nacionalsegún Diseño Sísmico(RNC-2001)

HUARAZ 1970 HUARAZ 1970

Terremoto del 12/11/96en la zona sur del Perú17 muertos, 624 heridosy 92,713 damnificados

Hospital de Cuajone, Moquegua.Terremoto de Arequipa del 23/06/01

Hospital de Cuajone, Moquegua.Terremoto de Arequipa del 23/06/01

Placas Tectónicas y Areas de Ruptura1900-2001

Esquema del Proceso de Subducciónen la Región Sur del Perú

PROYECTO IMPACTO (FEMA)

1. Colaboraciones Comunitarias: La clave en la Construcción de una Comunidad Resistente a Desastres.

2. Evaluación: La Identificación de Peligros y Vulnerabilidad.

3. Mitigación: La Identificación y Priorización de Medidas de Reducción de Riesgos en su Comunidad.

4. Éxito: Difusión del Proyecto Impacto en su Comunidad Resistente a Desastres

FEMA: Agencia Federal para el Manejo de Emergencias (www.fema.gov)

PELIGROSIDAD SÍSMICA ¤VULNERABILIDAD SÍSMICA = RIESGO SÍSMICO ¤ VALOR ECONÓMICO

Relaciones esfuerzo-deformacion en elementos estructurales de concreto

Funciones de Vulnerabilidad Sismica

Coeficiente Sismico de Diseno Sismorresistente

CARACTERIZACION DEL DAÑOSe obtiene mediante técnicas analíticas o como resultado de laobservación de los efectos de los terremotos sobre las estructuras. Sediferencian dos tipos de curvas: de fragilidad y de capacidad.

- Curvas de FragilidadEstas funciones predicen el daño en forma separada. Las curvas defragilidad son funciones que describen la probabilidad de alcanzar oexceder un nivel de daño estructural o no estructural, dado un niveldeterminístico de respuesta, como de desplazamiento espectral.Curvas de CapacidadEstima la respuesta de un edificio ante un nivel dado de aceleraciónespectral o demanda sísmica. En el análisis de pushover o paso a paso, seaplica una carga lateral a la estructura mediante incrementos de cargaen forma paulatina (teniendo en cuenta el comportamiento no lineal).

Curvas de Fragilidad para daño leve, moderado, severo ytotal (Kircher et al., 1997)

Curvas de Capacidad, planteamiento conceptual del”pushover” (FEMA, 1997)

Daño Sísmico con una configuración de piso blando en el primer nivel.Las grandes aberturas generan grandes distorsiones en ese piso

Mala configuración estructural de entramados que forman pórticos

Edificio de construcción informalde siete pisos que originalmente

fue de tres niveles

METODOLOGÍA PARA LA VULNERABILIDAD ESTRUCTURAL

1. Replanteo de sistemas estructurales, así como levantamiento de daños estructurales y no estructurales.

2. Selección de las estructuras más importantes.

3. Definición de la acción sísmica más probable.

4. Evaluación de las características mecánicas de los materiales.

5. Evaluación experimental de las características dinámicas de las estructuras.

6. Análisis matemático del comportamiento sismorresistente.

7. Diagnóstico de la vulnerabilidad estructural y no estructural.

8. Categorización de la seguridad sismorresistente y nivel de operatividad.

9. Conclusiones y recomendaciones para reducir la vulnerabilidad estructural y no estructural.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VULNERABILIDAD

1. Selección del sitio y tipo de proyecto

- Amplificaciones de intensidades sísmicas - Susceptibilidad de licuefacción (lodo líquido) - Efecto de sitio - Terrenos inestables

2. Vulnerabilidad estructural por la configuración arquitectónica

- Sencillez y simetría arquitectónica - Compatibilidad, uniformidad y proporcionalidad

3. Vulnerabilidad de elementos estructurales

- Columnas cortas - Fallas por insuficiente adherencia o anclaje de los refuerzos de acero - Fallas frágiles por cortante o por flexión

4. Vulnerabilidad global de la estructura

- Piso débil - Torsión en planta

5. Juntas de dilatación sísmicas y interacción entre estructuras

- Mala práctica constructiva - Mal mantenimiento - Holgura insuficiente

6. Interacción entre los elementos estructurales y los no estructurales

- Estructura flexible - Mampostería mal confinada y/o mal arriostrada

7. Solicitaciones sísmicas de diseño y respuesta estructural

- Sismos de servicio: Aquellos que pueden ocurrir varias veces durante la vida útil de la estructura. Se espera que la estructura no experimente daño estructural, y con un nivel de daño no estructural pequeño tal que no altere su normal funcionamiento.

- Sismos de diseño último: Evento que probablemente ocurrirá al menos una vez durante la vida útil de la estructura. Se espera que la estructura experimente daño estructural moderado en elementos secundarios y vigas mínimo o inexistente en las columnas.

8. Deformaciones, ductilidad global y mecanismo de falla deseables

- Deformaciones deseable: Distorsiones de entrepiso con máximos admisibles. Para el diseño de hospitales es deseable niveles mas conservadores.

- Ductilidad global deseable: Es conveniente diseñar los hospitales con suficiente resistencia y que las ductilidades sean bajas.

- Mecanismo de falla deseable: Lo deseable es el denominado mecanismo de falla dúctil y el sistema denominado columna fuerte-viga débil.

Estudios de Vulnerabilidad y Riesgo de la Gran Lima

1. Vulnerabilidad: - Vulnerabilidad Sísmica en San Juan de Lurigancho - Vulnerabilidad Sísmica de Ate Vitarte - Vulnerabilidad Sísmica de CE de Chorrillos-Barranco - Vulnerabilidad Sísmica de CE de Independencia - Vulnerabilidad Sísmica de Ventanilla - Vulnerabilidad Sísmica del Rimac - Vulnerabilidad Sísmica en el Cercado de Lima-Mesa Redonda. 2. Geotecnia - La Punta y Callao - Chorrillos y Barranco - La Molina - Acantilados de la Costa Verde 3. Riesgo Sísmico - Vulnerabilidad y Riesgo Sísmico en La Molina

Nº Parámetro ki (A) ki (B) ki (C) ki (D) Peso Wi

1 Organización del sistema resistente 0 5 20 45 1.02 Calidad del sistema resistente 0 5 25 45 0.253 Resistencia convencional 0 5 25 45 1.54 Posición del edificio y cimentación 0 5 25 45 0.755 Diafragmas horizontales 0 5 15 45 1.06 Configuración en planta 0 5 25 45 0.57 Configuración en elevación 0 5 25 45 1.08 Separación máxima entre muros 0 5 25 45 0.259 Tipo de cubierta 0 15 25 45 1.0

10 Elementos no estructurales 0 0 25 45 0.2511 Estado de conservación 0 5 25 45 1.0

i

n

ii wkIv ∑

=

=1

Calificaciones y pesos deponderación del Índice deVulnerabilidad

METODO DEL INDICE DE VULNERABILIDAD SISMICO ITALIANO

Ficha técnica del indice devulnerabilidad (Benedetti yPretini)

1. Organización del Sistema Resistente Se evalúa el grado de organización de elementos verticalesprescindiendo del tipo de material. El elemento significativo esla presencia y la eficiencia de la conexión entre paredes(comportamiento tipo “cajon”). Se reporta una de las clases: A) Edificio construido de acuerdo con las recomendaciones de la norma sismorresistente.B) Edificio que presenta, en todas las plantas, conexiones realizadas mediante vigas de amarre en los muros.C) Edificio que no presenta vigas de amarre en todas las plantas, solo paredes ortogonales bien ligadas.D) Edificio con paredes ortogonales no ligadas.

Componentes del Índice de Vulnerabilidad Sísmica

2. Calidad del Sistema Resistente

Este parámetro determina el tipo de mampostería másfrecuentemente utilizada, diferenciando cualitativamente, sucaracterística de resistencia con el fin de asegurar laeficiencia de la estructura (comportamiento tipo “cajon”). Seincluyen 2 factores: del tipo de material y de la forma de loselementos que constituyen la mampostería: A) Mampostería en ladrillo, bloques prefabricados de buena calidad. Presencia de ligamento entre las piezas.B) Mampostería en ladrillo, bloques o piedra bien cortada, con piezas bien ligadas más no muy homogéneas.C) Mampostería en piedra mal cortada y con piezas no homogéneas. Ladrillos de baja calidad y sin ligamento.D) Mampostería en piedra irregular mal trabada o ladrillo de baja calidad.

3. Resistencia convencional Con la hipótesis de un perfecto comportamiento en "cajón" dela estructura, se evalua la resistencia de la edificacion demampostería. El procedimiento requiere los siguientes datos: - N: número de pisos.- At: área total cubierta en (m2).- Ax, Ay : área total de muros resistentes sentido X e Y (m2).- ττττK: resistencia a cortante del tipo de mampostería (Ton/m2).Si la mampostería se compone de diferentes materiales, elvalor de ττττK se determina como un promedio ponderado de losvalores de resistencia a cortante para cada uno de losmateriales ττττi (factor de peso área A ).

4. Posición del edificio y de la cimentación

Se evalua la influencia del terreno y de la cimentación en elcomportamiento sísmico del edificio. Las clases consideradasson:

A) Edificio cimentado sobre terreno estable, p≤≤≤≤10%.B) Edificio cimentado sobre roca (10%<p<30%) o sobre terrenosuelto (10%<p<20%).C) Edificio cimentado sobre terreno suelto (20%<p<30%) osobre terreno rocoso (30%<p<50%).D) Edificio cimentado sobre terreno suelto con p mayor al 30%o sobre terreno rocoso con p mayor al 50%.

5. Diafragmas horizontalesLa calidad de los diafragmas tiene una notable importanciapara garantizar el correcto funcionamiento de los elementosresistentes verticales. Las clases que se presentan son: A) Edificio con diafragmas, de cualquier naturaleza, quesatisfacen las condiciones: (1) Ausencia de planos a desnivel,(2) la deformabilidad del diafragma es despreciable y (3) laconexión entre el diafragma y los muros es eficaz.

B) Edificio con diafragma como la clase A, pero que nocumplen con (1).

C) Edificio con diafragmas como la clase A, pero que nocumplen con las condiciones (1) y (2).

D) Edificio cuyo diafragma no cumplen ninguna condiciones.

6. Configuración en plantaEl comportamiento sísmico de un estructura depende de laforma en planta del mismo. En el caso de estructurasrectangulares es significativo la relación ββββ1 = a / L entre lasdimensiones en planta del lado menor y mayor. También esnecesario tener en cuenta las protuberancias del cuerpoprincipal mediante la relación ββββ2 = b / L.

Configuración en planta de la estructura

7. Configuración en elevación

La presencia de “porches” se reporta como la relaciónporcentual entre el área en planta del mismo y la superficietotal del piso. La presencia de torretas de altura y masasignificativa respecto a la parte restante del edificio se reportamediante la relación T/H.

Configuración en elevacion de la estructura

8. Distancia máxima entre los murosSe considera la presencia de muros maestros intersectadospor muros transversales ubicados a distancia excesivaentre ellos. Se reporta el factor L/S (L: espaciamiento demuros transversales; S: espesor del muro maestro).

9. Tipo de cubierta Se considera la resistencia del techo a fuerzas sísmicas: A) Edificio con cubierta estable y provisto de vigacumbrera. Edificio con cubierta plana. B) Edificio con cubierta estable y bien conectada a losmuros, pero sin viga cumbrera. C) Edificio con cubierta inestable, provista de vigacumbrera. D) Edificio con cubierta inestable, sin viga cumbrera.

10. Elementos no estructurales Se considera la presencia parapetos o cualquier elemento noestructural que pueda causar daño a personas o cosas. Sereporta una de las clases:• Edificio sin parapetos.• Edificio sin parapetos con elementos de cornisas bien

conectadas a la pared.• Edificio con elementos de pequeña dimensión mal

vinculados a la pared.D) Edificio que presenta cualquier otro tipo de elemento en

el techo mal vinculado a la estructura. Parapetos u otroselementos de peso significativo, mal construidos, quepueden caer en caso de terremoto.

11. Estado de conservación Se reporta una de las clases: A) Muros en buena condición, sin lesiones visibles.B) Muros que presentan lesiones capilares no extendidas, conexcepción de los casos en los cuales dichas lesiones han sidoproducidas por terremotos.C) Muros con lesiones de tamaño medio entre 2 a 3 mm deancho o con lesiones capilares producidas por sismos. Edificioque no presenta lesiones pero que se caracteriza por un estadomediocre de conservación de la mampostería.D) Muros que presentan, un fuerte deterioro de sus materialesconstituyentes o, lesiones muy grabes de más de 3 mm deancho.

PLANO DE UBICACION

Asentamiento Humano El Altillo-Rimac

CUADRO GENERAL DE DISTRIBUCION DE AREAS


A

B

C D

E

F

G

H

I

J

K

L

M

NO

PQ

R

S

T

U

V

W

X

Y

Z

A1

B1

C1D1

E1

F1

G1H1

I1

J1

K1

L1

M1

N1

O1

P1

Q1

R1S1

T1

U1

V1

W1

X1

Y1

Z1

A2

B2

C2

D2

E2










ESTUDIOS Y PROYECTOSESTUDIOS Y PROYECTOSCISMID 1997-2000CISMID 1997-2000

SaludSaludEducativaEducativa

OtrosOtros

INFRAESTRUCTURA:INFRAESTRUCTURA:

ATC-21 CISMID - UNI

RECONOCIMIENTO VISUAL RAPIDO DE VULNERABILIDAD SISMICA DE EDIFICACIONESDireccion

Distrito INDEPENDECIA

Dpto.-Pais Lima - Peru

Ficha N° Fecha

Inspector P.C.O.G Año Constr.

Area Total (m2) Numero de Pisos

Nombre del Colegio INDEPDENDENCIA

FOTOGRAFIA

Riesgo de Daño

No EstructuralEstatal Min. de Educ. CONFIABILIDAD DE LOS DATOSEstatal otro sect. (Mil.) 0-100Parroquial 100-500 * = Dato no confiable, EstimadoParticular 500+ o SubjetivoEspecial NSC = No se conoce

TIPO DE S4 C1 C3/S5EDIFICACION (RC SW) (MRF) (URM INF)

Puntaje BasicoRiesgo por AlturaCondicion PobreIrregularidad VerticalPiso BlandoTorsionIrregularid. en PlantaGolpeoPeligro de FachadaColumnas CortasConstruccion Post-NormaSL2SL3SL3 & 8 a 20 pisos

PUNTAJE FINAL

COMENTARIOS Requiere EvaluacionDetallada?

SI NO

TIPO DE COLEGIO NIVEL EDUCATIVO TURNO N° DE ALUMNOSINICIAL PRIMAR. SECUN. C.E.O. DIURN. TARD. NOCH.

PUNTAJE DE LA ESTRUCTURA Y MODIFICADORESM S1 S2 S3 C2 PC1 PC2 RM URM

(AE) (BR) (LM) (SW) (TU)

4,5 4,5 3,0 5,5 3,5 2,0 3,0 1,5 2,0 1,5 3,0 1,0N/A -2,0 -1,0 N/A -1,0 -1,0 -1,0 -0,5 N/A -0,5 -1,0 -0,5-0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5-0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -1,0 -0,5 -0,5 -1,0 -1,0 -0,5 -0,5-1,0 -2,5 -2,0 -1,0 -2,0 -2,0 -2,0 -1,0 -1,0 -2,0 -2,0 -1,0-1,0 -2,0 -1,0 -1,0 -1,0 -1,0 -1,0 -1,0 -1,0 -1,0 -1,0 -1,0-1,0 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -0,5 -1,0 -1,0 -1,0 -1,0N/A -0,5 -0,5 N/A -0,5 -0,5 N/A N/A N/A -0,5 N/A N/AN/A -2,0 N/A N/A N/A -1,0 N/A N/A N/A -1,0 N/A N/AN/A N/A N/A N/A N/A -1,0 -1,0 -1,0 N/A -1,0 N/A N/A2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 N/A-0,3 -0,3 -0,3 -0,3 -0,3 -0,3 -0,3 -0,3 -0,3 -0,3 -0,3 -0,3-0,6 -0,6 -0,6 -0,6 -0,6 -0,6 -0,6 -0,6 -0,6 -0,6 -0,6 -0,6N/A -0,8 -0,8 N/A -0,8 -0,8 -0,8 -0,8 N/A -0,8 -0,8 -0,8

no es vulnerable

0La viga central presenta agrietamientos en la parte central , dichos agrietamientos son verticales y en algunos casos las grietas estan resanadas.

suelo tipo S2

Ficha de EvaluaciónTécnica utilizando laMetodología ATC-21

Evaluación de la Vulnerabilidad Sísmica de CentrosEducativos-Independencia

Evaluación de laVulnerabilidad Sísmicade Centros Educativos-Independencia

Evaluación de laVulnerabilidad Sísmicade Centros Educativos-Independencia

4.204.20

3.90

3.90

6.40

2.10

1.40

3.75

F

E

D

C

B

A

14.20

2 34.204.20

544.20

64.20

7 8

X

Y

Extracción de muestrascon brocas diamantinas

Auscultación de la cimentación

Ensayos de Microtrepidacione

Gráficos de la transformada de Fourier

PUNTOSCH1

Frecuencia(Hz)

CH2Frecuencia

(Hz)

Punto1 (primer nivel) 7.69 ~ 8.72 1.83 ~ 2.50Punto2 (primer nivel) 8.54 ~ 9.09 5.92 ~ 6.22Punto3 (primer nivel) 6.10 ~ 7.99 5.92 ~ 6.53

Punto1 (segundo nivel) 7.44 ~ 7.87 8.60 ~ 9.16 2.50 ~ 3.23Punto2 (segundo nivel) 7.32 ~ 8.17 5.92 ~ 6.34Punto3 (segundo nivel) 8.60 ~ 9.15 5.92 ~ 6.34

12

3

6

5 4

9

8 7

12

11 10

XY

X

Y

Estructura empleando un análisis pseudo-tridimensional de bloque cortante

Primer modo Segundo modo Tercer modo

Cuarto modo Quinto modo Sexto modo

Distribución de fuerza cortante en planta, por módulo

50.3%

49.7%

MODELO TRIDIMENSIONAL CON LOSA FLEXIBLEMODELO TRIDIMENSIONAL CON LOSA FLEXIBLE

Distribución de esfuerzoscortantes en la losa

1era. LOSA1era. LOSA 2da. LOSA2da. LOSA

Módulo de aulas y modulo octogono

PLACA P2

PLACA P1

4.20

B

C

D

A

E

F

1

3.90

3.90

3.75

2.10

1.40

6.40

4.204.204.202 3

4.204 5

4.206 7 8

PLACA P3

PLACA P4

4.20

Planta del reforzamiento

4.20

1.25

0.500.500.50

1.25

0.500.500.50

1.25

0.500.50

0.400.20

7

0.20 0.25

8

0.50

Adicion de nuevos elementos estructurales

Adicion de nuevos elementos estructurales

Prrocedimientos constructivos

Conclusiones FinalesConclusiones Finales

Escenario de riesgo sísmico materializado en desastre debido ala alta vulnerabilidad de sus edificaciones que se construyeron

sin normas sísmicas (terremoto de Armenia 1999)

Muchas gracias