Implementación de la metodología de evaluación sísmica propuesta en el documento ASCE/SEI 31 03 y NSR 10 para edificaciones Tipo URMA (Muros portantes de mampostería no reforzada y diafragmas rígidos)

Texto completo

(1)IMPLEMENTACIÓN DE LA METODOLOGÍA DE EVALUACIÓN SÍSMICA PROPUESTA EN EL DOCUMENTO ASCE/SEI 31-03 Y NSR 10 PARA EDIFICACIONES TIPO URMA (MUROS PORTANTES DE MAMPOSTERÍA NO REFORZADA Y DIAFRAGMAS RÍGIDOS). SÁNCHEZ ROA WILSON EDUARDO Cód. 20141579036 GUTIÉRREZ RIVERA EDISON Cód. 20132579010. UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA INGENIERÍA CIVIL (CICLOS PROPEDÉUTICOS) BOGOTÁ 2018 7.

(2) IMPLEMENTACIÓN DE LA METODOLOGÍA DE EVALUACIÓN SÍSMICA PROPUESTA EN EL DOCUMENTO ASCE/SEI 31-03 Y NSR 10 PARA EDIFICACIONES TIPO URMA (MUROS PORTANTES DE MAMPOSTERÍA NO REFORZADA Y DIAFRAGMAS RÍGIDOS). SÁNCHEZ ROA WILSON EDUARDO Cód. 20141579036 GUTIÉRREZ RIVERA EDISON Cód. 20132579010. Monografía para optar por el título de Ingeniero Civil. ING. HÉCTOR PINZÓN Tutor de proyecto de grado. UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA INGENIERÍA CIVIL (CICLOS PROPEDÉUTICOS) BOGOTÁ 2018 8.

(3) Nota de aceptación: _______________________ _______________________ _______________________. _______________________ Presidente de jurado. _______________________ Jurado. _______________________ Jurado 9.

(4) AGRADECIMIENTOS. Esta investigación se pudo realizar gracias al esfuerzo y colaboración de muchas personas que a lo largo de este proceso aportaron sus conocimientos de forma amable y desinteresada. En primer lugar brindamos los más cálidos agradecimientos a nuestros padres que desde el principio de nuestro ciclo académico con su esfuerzo, apoyo incondicional y dedicación nos dieron las condiciones más óptimas y agradables para seguir adelante con nuestros proyectos y que a pesar de nuestras dificultades, altibajos y descuidos nunca nos negaron el sustento ni su ilusión por ofrecernos un futuro mejor. Agradecemos de sobremanera a la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, que nos acogió en este proceso de aprendizaje y a todo su grupo de docentes con los que tuvimos la oportunidad de compartir, por su conocimiento aportado y todos aquellos valores que nos han hecho crecer como seres humanos, creando en nosotros un enriquecimiento académico fundamental para la culminación de nuestros estudios. Especialmente agradecemos a nuestro tutor el Ing. Héctor Pinzón, quién con su paciencia, responsabilidad, y dedicación, nos guio en este proceso investigativo brindándonos su conocimiento y ayuda constante para poder realizar con éxitos este trabajo de grado. Finalmente agradecemos a nuestros amigos quienes fueron nuestra compañía constante desde el inicio de nuestro ciclo de ingeniería y que fueron parte fundamental en el aprendizaje y conocimientos que se nos brindaron.. 10.

(5) CONTENIDO RESUMEN ............................................................................................................. 19 INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 20 1. OBJETIVOS .................................................................................................... 21 1.1 1.2. OBJETIVO GENERAL .............................................................................. 21 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ..................................................................... 21. 2. IDENTIFICACIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA................................. 22 3. JUSTIFICACIÓN ............................................................................................. 24 3.1.. INTERROGANTE (HIPÓTESIS) ............................................................... 24. 4. DISEÑO METODOLÓGICO ............................................................................ 25 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5. TIPO DE INVESTIGACIÓN ....................................................................... 25 POBLACIÓN ............................................................................................. 25 MUESTRA ................................................................................................ 25 VARIABLES .............................................................................................. 25 ALCANCE ................................................................................................. 25. 5. MARCO TEÓRICO ......................................................................................... 26 5.1 ANTECEDENTES ..................................................................................... 26 5.2 METODOLOGÍA DE EVALUACIÓN SÍSMICA A EDIFICACIONES EXISTENTES ASCE/SEI 31-03 .......................................................................... 30 5.2.1 Disposiciones generales......................................................................... 30 5.2.2 Requisitos básicos o de evaluación........................................................ 30 5.2.3 Fase de inspección (nivel 1) ................................................................... 33 5.2.4 Fase de evaluación (nivel 2) ................................................................... 33 5.2.5 Fase de evaluación detallada (nivel 3) ................................................... 37 5.2.6 Informe final ............................................................................................ 37 5.2.7 Actualización de la norma ASCE / SEI 31-03, ........................................ 38 5.3 NSR-10 (TITULO A-CAPITULO A. 10) EVALUACIÓN E INTERVENCIÓN DE EDIFICACIONES CONSTRUIDAS ANTES DE LA DE LA VIGENCIA DE LA PRESENTE VERSIÓN DEL REGLAMENTO . .................................................... 39 5.3.1 Información preliminar ............................................................................ 40 5.3.2 Evaluación de la estructura existente ..................................................... 41 5.3.3 Intervención del sistema estructural ....................................................... 43 5.3.4 Elementos no estructurales .................................................................... 43 5.3.5 Actualización de la norma NSR-10 ......................................................... 45 11.

(6) 5.4 MAMPOSTERÍA NO REFORZADA .......................................................... 47 5.4.1 Materiales de la mampostería ................................................................ 47 5.4.2 Características y comportamientos de los muros de mampostería no reforzada ......................................................................................................... 50 5.5 PATOLOGÍAS EN CONSTRUCCIONES DE MAMPOSTERÍA NO REFORZADA ..................................................................................................... 57 6. CÁLCULOS Y RESULTADOS EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMICA NORMA ASCE/SEI 31-03...................................................................... 66 6.1 DISPOSICIONES GENERALES ............................................................... 66 6.2 REQUISITOS DE EVALUACIÓN .............................................................. 66 6.2.1 Recopilación de la información disponible de la edificación ................... 67 6.2.2 Visita Al Sitio .......................................................................................... 70 6.2.3 Nivel de desempeño ............................................................................... 74 6.2.4 Nivel de sismicidad ................................................................................. 75 6.2.5 Tipo de edificación.................................................................................. 75 6.3 NIVEL 1 – FASE DE INSPECCIÓN ........................................................... 76 6.3.1 Nivel de investigación ............................................................................. 76 6.3.2 Calculo fuerzas cortantes sísmicas ........................................................ 77 6.3.3 Comprobaciones rápidas de resistencia y rigidez .................................. 81 6.3.4 Selección Listas De Verificación Nivel 1................................................. 84 6.4 NIVEL 2 - FASE DE EVALUACIÓN ........................................................... 90 6.4.1 Comprobación piso débil. ....................................................................... 90 6.4.2 Comprobación Del Esfuerzo Cortante .................................................... 90 6.4.3 Comprobación anclaje de Muro .............................................................. 92 6.4.3 Comprobación acoplamientos Flexibles ................................................. 93 7. DESARROLLO DE LA EVALUACIÓN DE VULNERABILIDAD SÍSMICA SEGÚN LA NORMA SISMO RESISTENTE (NSR 10) .......................................... 94 7.1 INFORMACIÓN PRELIMINAR .................................................................. 94 7.1.1 Etapa 1 ................................................................................................... 94 7.1.2 Etapa 2 ................................................................................................... 94 7.1.3 Etapa 3 ................................................................................................. 102 7.2 EVALUACIÓN DE LA ESTRUCTURA EXISTENTE (ETAPA 4-9) ........... 103 7.2.1 Datos Generales Para La Evaluación Sísmica ..................................... 103 7.2.2 Evaluación De Las Cargas Para La Muestra En Cuestión ................... 104 7.2.3 Determinación De La Fuerza Cortante En La Base ............................. 105 7.2.4 Determinación De La Fuerza Cortante En La Base ............................. 105 7.2.5 Sistema Estructural [Tabla A.3-3] ......................................................... 106 12.

(7) 7.2.6 Coeficientes De Reducción Ro ............................................................. 107 7.2.7 Ausencia De Redundancia En El Sistema Estructural.......................... 107 7.2.8 Coeficientes De Reducción De Resistencia Sísmica Corregidas ......... 108 7.2.9 Aceleraciones Corregidas Para Diseño ................................................ 108 7.2.10 Análisis De Derivas ............................................................................ 109 7.2.11 Aceleraciones Corregidas Para El Análisis De Las Derivas ............... 109 7.2.12 Análisis De Derivas Para El Umbral De Daño .................................... 110 7.2.13 Cálculo del índice de sobresfuerzo .................................................... 111 7.2.14 Aceleraciones Corregidas Para Análisis De Derivas En El Umbral De Daño .............................................................................................................. 116 7.2.15 Resultados Y Análisis De Derivas ...................................................... 116 7.3 ETAPA 10 ............................................................................................... 121 7.3.1 Derivas Permisibles Por La Norma....................................................... 121 7.3.2 Máximos Cocientes Entre Derivas........................................................ 122 8. ESTRUCTURACION DEL MODELAMIENTO DE LA ESTRUCTURA REALIZADO EN SOWTFARE (ETABS V9.7.4) .................................................. 126 8.1 DETERMINACIÓN DE DATOS PARA DEFINIR PARAMETROS DEL MODELAMIENTO............................................................................................. 126 8.2 DIMENSIONAMIENTO DE LA EDIFICACION EN CUANTO A LA PARTE ESTRUCTURAL ............................................................................................... 126 8.2.1 Planta 1 ................................................................................................ 127 8.2.2 Planta 2 ................................................................................................ 127 8.2.3 Planta 3 ................................................................................................ 128 8.2.4 Cubierta ................................................................................................ 128 8.3 INGRESO DE LAS ESPECIFICACIONES DE LOS MATERIALES DE LA EDIFICACIÓN .................................................................................................. 129 8.3.1 Definir resistencias de los materiales ................................................... 129 8.4 ESPESORES DE LOS MUROS Y DIAFRAGMAS DE LA EDIFICACIÓN 129 8.5 INGRESO DE LAS CARGAS (TABLA 43. EVALUACIÓN DE CARGAS SEGÚN NORMA NSR 10) ................................................................................ 130 8.6 CARGAR EL ESPECTRO DE DISEÑO DEL ARCHIVO ANEXO D ESPECTRO01.TXT AL SOFTWARE. ............................................................... 131 8.7 MODIFICACIÓN EN LOS VALORES DE EL SENTIDO DEL SISMO EL ESPECTRO DE DISEÑO EN CUANTO AL LOS PORCENTAJES SEGÚN CORRESPONDA.............................................................................................. 132 8.8 CARGAR LOS COMBOS DE CARGAS AL SOFTWARE SEGÚN LA NORMA NSR 10 ............................................................................................... 132 13.

(8) 8.9 MÉTODO DE DISEÑO ANÁLISIS DINÁMICO HACER CORRECCIÓN POR MÉTODO DE LA FUERZA HORIZONTAL EQUIVALENTE .............................. 133 8.10 DEFINIR DESPLAZAMIENTOS DE LA ESTRUCTURA.......................... 133 8.11 LIMITACIONES QUE SE TUVIERON EN LA MODELACIÓN DE LA ESTRUCTURA ................................................................................................. 134 9. INFORME FINAL DE EVALUACIÓN ACSE/SEI 31-03. ............................... 135 9.1 INFORME NIVEL 1-FASE DE INSPECCIÓN .......................................... 136 9.1.1 Verificación Estructural ......................................................................... 136 9.1.2 Esfuerzo cortante: ................................................................................ 136 9.1.3 Anclaje de los muros: ........................................................................... 136 9.1.4 Particiones de muros (MAMPOSTERIA NO REFORZADA) ................ 137 9.1.5 Tuberías (ACOPLES FLEXIBLES) ....................................................... 137 9.2 INFORME NIVEL 2 – FASE DE EVALUACIÓN ....................................... 137 10. INFORME ETAPA DE EVALUACION DE VULNERABILIDAD SISMICA NSR 10 ................................................................................................................ 139 10.1 RESULTADOS DE LA EVALUACION SISMICA POR LA NORMA NSR . 139 10.1.1 Sistema estructural de pórtico resistente a momentos ....................... 139 10.1.2 Desarrollo de las etapas de la evaluación propuestas por la norma .. 140 11.. COMPARACIÓN DE METODOLOGÍAS: NSR-10 VS ASCE/SEI 31-03 ... 143. 12.. PATOLOGÍAS DE LA EDIFICACIÓN ....................................................... 144. 13.. PROPUESTA DE MITIGACIÓN ................................................................ 151. 13.1 IMPLEMENTACIÓN DE LA PROPUESTA DE MITIGACIÓN A LA MUESTRA DE ESTUDIO.................................................................................. 152 CONCLUSIONES ................................................................................................ 155 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................... 158 LISTA DE ANEXOS ............................................................................................ 160. 14.

(9) INDICE TABLAS. Tabla 1. Definición del nivel de sismicidad ............................................................ 32 Tabla 2. Listado de elementos no estructurales norma ASCE/SEI 31-03 ............ 34 Tabla 3. Resistencia a la compresión de diferentes unidades de mampostería .... 48 Tabla 4. Clasificación de los tipos de mortero de acuerdo a su resistencia (ASTM C270). .................................................................................................................... 50 Tabla 5. Mecanismos de falla en estructuras de mampostería no reforzada. ........ 58 Tabla 6. Patologías en muros no estructurales ...................................................... 63 Tabla 7. Alcance de la edificación de acuerdo a las normas. ................................ 66 Tabla 8. Descripción básica y general de la edificación ......................................... 67 Tabla 9. Características del suelo del sector. ....................................................... 68 Tabla 10. Coeficientes de diseño. .......................................................................... 69 Tabla 11. Parámetros sísmicos de diseño ............................................................. 70 Tabla 12. Información preliminar de la edificación ................................................. 70 Tabla 13. Determinación nivel de desempeño ....................................................... 74 Tabla 14. Determinación sismicidad de la edificación ............................................ 75 Tabla 15. Calculo de la carga muerta de la edificación .......................................... 78 Tabla 17. Esfuerzos cortantes en los pisos ........................................................... 81 Tabla 18. Esfuerzo cortante en muros a cortante ................................................. 81 Tabla 19. Desplazamientos de la estructura (Deriva) ............................................ 82 Tabla 20. Calculo centros de masa........................................................................ 84 Tabla 21. Calculo centros de rigidez ...................................................................... 84 Tabla 22. Lista de Verificación Estructural Básica para Edificaciones Tipo URMA: Muros Portantes de Mampostería No Reforzada con Diafragmas Rígidos ............ 85 Tabla 23. Lista de Verificación de Fallas Geológicas del Sitio y de Cimentación .. 87 Tabla 24. Lista de Verificación Básica del Componente No Estructural ................ 88 Tabla 25. Parámetros sísmicos............................................................................. 94 Tabla 26. Datos generales para evaluación de vulnerabilidad sísmica según NSR 10. ........................................................................................................................ 103 Tabla 27. Evaluación de cargas según norma NSR 10 ....................................... 104 Tabla 28. Sistema estructural de pórtico resistente a momentos ........................ 106 Tabla 29. Coeficientes de reducción Ro .............................................................. 107 Tabla 30. Ausencias de redundancias para ambos sentidos ............................... 107 Tabla 31. Coeficientes de reducción de resistencia sísmica ................................ 108 Tabla 32. Aceleraciones corregidas para diseño ................................................. 108 15.

(10) Tabla 33. Aceleraciones corregidas para el análisis de derivas........................... 109 Tabla 34: Determinación del índice de sobreesfuerzo por piso, muros (CUB) .... 112 Tabla 35. Determinación del índice de sobreesfuerzo por piso, muros (PISO 1). 113 Tabla 36. Determinación del índice de sobreesfuerzo por piso, muros (PISO 2). 114 Tabla 37. Determinación del índice de sobreesfuerzo por piso, muros (PISO 3). 115 Tabla 38. Aceleraciones corregidas para análisis de derivas en el umbral de daño. ............................................................................................................................. 116 Tabla 39. Derivas máximas como porcentaje ...................................................... 117 Tabla 40. Derivas calculadas para nodos 5, 645, piso 2...................................... 118 Tabla 41. Derivas calculadas para nodos 646, 647 piso 2 ................................... 118 Tabla 42. Derivas calculadas para nodos 5, 645, piso 3...................................... 119 Tabla 43. Derivas calculadas para nodos 646, 647 piso 3 ................................... 119 Tabla 44. Derivas calculadas para nodos 646, 647 cubierta ............................... 121 Tabla 45. Derivas permisibles según la norma .................................................... 121 Tabla 46. coeficientes de permisibilidad en las derivas calculadas para nodos 5, 645, piso 2 ........................................................................................................... 122 Tabla 47. coeficientes de permisibilidad en las derivas calculadas para nodos 646,647 5, 645, piso 2 y piso 3 ............................................................................ 122 Tabla 48. Coeficientes de permisibilidad en las derivas calculadas para nodos 646,647 5, 645, piso 3 y cubierta ......................................................................... 123 Tabla 49. Coeficientes de permisibilidad en las derivas calculadas para nodos 646,647 cubierta .................................................................................................. 125 Tabla 50. Sistema estructural de pórtico resistente a momentos........................ 139 Tabla 51. Descripción de sistemas estructurales en muros de mampostería no reforzada (No tiene capacidad de disipación de energía) .................................... 139 Tabla 52. Promedio de los máximos cocientes de las derivas permitidas en la etapa 10 ............................................................................................................... 140 Tabla 53. COMPARACIÓN DE METODOLOGÍAS: NSR-10 vs ASCE/SEI 31-03 ............................................................................................................................. 143 Tabla 54: Ficha de patologías estructurales primera planta ................................ 144 Tabla 55: Ficha de patologías estructurales segunda planta ............................... 145 Tabla 56: Ficha de patologías estructurales tercera planta ................................. 146 Tabla 57: Ficha de patologías no estructurales primera planta ........................... 147 Tabla 58: ficha de patologías no estructurales de la edificación .......................... 148 Tabla 59: Ficha de patologías no estructurales primera y tercera planta ............. 149 Tabla 60: Ficha de patologías no estructurales segunda y tercera planta ........... 150. 16.

(11) INDICE DE ILUSTRACIONES Ilustración 1. Relaciones esfuerzo-deformación para el mortero, las unidades aisladas y los Paneles mampostería (Paulay y Priestley, 1992). ........................... 49 Ilustración 2. Agrietamiento escalonado diagonalmente producido por una falla de fricción cortante...................................................................................................... 52 Ilustración 3. Agrietamiento de las unidades de mampostería producido por un fallo de tensión diagonal. ............................................................................................... 52 Ilustración 4. Fallo por agrietamiento vertical excesivo producido por esfuerzos de compresión. ........................................................................................................... 53 Ilustración 5. Modos de falla de la mampostería sujeto a tensión directa. ............. 54 Ilustración 6. Agrietamiento por falla a cortante en muros de mampostería no reforzada. ............................................................................................................... 56 Ilustración 7. Agrietamiento por falla a flexión de muros de mampostería no reforzada. ............................................................................................................... 57 Ilustración 8.Caracterización de la zona de respuesta sísmica de Bogotá, FOPAE 2010. ...................................................................................................................... 68 Ilustración 9. Modelo estático: Muro con dos apoyos. .......................................... 91 Ilustración 10. Modelo estático: muro en voladizo. ................................................ 92 Ilustración 11. Vista frontal y lateral de la fachada de la edificación. ..................... 96 Ilustración 12. Vista de placa tercer piso de la edificación. .................................... 97 Ilustración 13. Vista de la placa de techo segundo piso de la edificación. ............ 97 Ilustración 14. Planta de cimentación de la edificación ......................................... 98 Ilustración 15. Planta de tercer piso de la edificación ............................................ 99 Ilustración 16 Planta de segundo piso de la edificación. ........................................ 99 Ilustración 17. Corte longitudinal de la edificación. ............................................. 100 Ilustración 18. Vista longitudinal de la edificación ................................................ 100 Ilustración 19. Fachada principal de la edificación ............................................... 101 Ilustración 20. Corte transversal de la edificación ................................................ 101 Ilustración 21. Espectro de diseño ....................................................................... 105 Ilustración 22. Diagrama de esfuerzos combinación B245E Y B242C ................. 112 Ilustración 23. Identificación de nudos de la estructura evaluada ........................ 117 Ilustración 24. Definición de unidades de medida en el software........................ 126 Ilustración 25. Dimensionamiento de la estructura (Planta 1) .............................. 127 Ilustración 26: Dimensionamiento de la estructura (Planta 2) .............................. 127 Ilustración 27: Dimensionamiento de la estructura (Planta 3) .............................. 128 Ilustración 28: Dimensionamiento de la estructura (Cubierta) ............................. 128 Ilustración 29: Definir resistencias de la mampostería ......................................... 129 Ilustración 30: definir espesores de los muros y diafragmas ............................... 130 17.

(12) Ilustración 31. Ingreso de tablas de cargas establecidas por la estructura (TABLA 48. EVALUACIÓN DE CARGAS SEGÚN NORMA NSR 10) ............................... 130 Ilustración 32: Cargar el espectro de diseño hallado según norma NSR 10 ........ 131 Ilustración 33: Ajustar parámetros del espectro de diseño .................................. 132 Ilustración 34: Insertar combinaciones de carga .................................................. 132 Ilustración 35: Tabla de reacciones en la base para realizar correcciones por método de diseño ................................................................................................ 133 Ilustración 36: tabla de desplazamientos de la estructura evaluada por el programa de diseño ............................................................................................................. 134 Ilustración 37. Detalles de reforzamiento. ............................................................ 151 Ilustración 38. Detalles de los anclajes verticales ................................................ 152 Ilustración 39. Detalles constructivos y unidades de mampostería. ..................... 153. 18.

(13) RESUMEN. Este proyecto pretende a partir de la realización de dos evaluaciones sísmicas, cada una regida por una normatividad y metodología diferente, elaborar un análisis de tipo comparativo y procedimental en cuanto a las metodologías empleadas y resultados obtenidos de las diferentes evaluaciones sísmicas. En primer lugar la norma estadounidense ASCE/SEI 31-03 “Seismic Evaluation of Existing Buildings” de la American Society of Civil Engineers, la cual describe procedimientos de evaluación sísmica para variados sistemas estructurales y materiales de construcción y en segundo lugar el reglamento colombiano de construcción sismo resistente NSR-10, que establece los requisitos a emplear en la evaluación de vulnerabilidad en edificaciones construidas antes de la vigencia de la norma en mención. Para dichas evaluaciones se utiliza como muestra en cuestión, una edificación de tipo residencial, compuesta por tres plantas y una cubierta, con un sistema estructural definido por las dos normas, como MUROS PORTANTES DE MAMPOSTERÍA NO REFORZADA CON DIAFRAGMAS RÍGIDOS. El objetivo principal es realizar una síntesis de características propias de cada una, en cuanto a su estructura de desarrollo y resultados obtenidos se refiere, y analizarlos para demostrar su eficacia o deficiencias partiendo de la calidad y rigurosidad de los resultados obtenidos por cada una de las dos evaluaciones sísmicas aplicadas a la muestra de estudio en cuestión. La intención con este proyecto es dejar abierto un tema de debate en la comunidad universitaria en general, que sea motivo de futuros proyectos de pregrado y postgrado, que contribuya al mejoramiento en cuanto a la metodología estructural y análisis de resultados propios de la norma NSR 10 se refiere, la cual es la que rige a los ingenieros y calculistas en el territorio nacional.. 19.

(14) INTRODUCCIÓN. El reglamento colombiano de construcción sismo resistente NSR 10, que rige los parámetros en el territorio nacional en cuanto a construcción sismo resistente de edificaciones se refiere, en su título A define los requisitos generales de diseño y construcción sismo resistente y en el capítulo A.10 se enfoca en la evaluación e intervención de edificaciones construidas antes de la vigencia de la presente versión del reglamento. Se observa que la estructura y etapas en lo que respecta a evaluaciones de vulnerabilidad sísmica, presenta una orientación o descripción poco detallada y específica, en cuanto a diferentes sistemas estructurales respecta, es por esto, que da lugar a que sea objeto de estudio y en este caso, haya llamado la atención para realizar el siguiente proyecto. La forma como se aborda el tema es llevando a cabo una comparación y análisis de las metodologías y criterios descritos en la adaptación y traducción de la norma ASCE SEI 31-03 específicamente para el anexo A. “Evaluación Sísmica de Edificaciones Existentes”, realizada por el ingeniero Paulo Marcelo López Palomino, con los explicados en la NSR-10 para evaluaciones sísmicas y determinar la factibilidad de implementación de dicho procedimiento en la normatividad colombiana, llevándolo a cabo en una edificación de uso residencial, construida con el sistema de muros portantes de mampostería no reforzada, antes de la vigencia del reglamento para construcciones de este tipo. La finalidad y objetivo principal de este proyecto es realizar un análisis descriptivo y comparativo de las falencias y aciertos que tiene cada una de las dos normas en cuanto a evaluación de vulnerabilidad sísmica se refiere.. 20.

(15) 1. OBJETIVOS. 1.1. OBJETIVO GENERAL. Comparar la metodología de evaluación de las normas ASCE/SEI 31-03 y NSR 10 en cuanto metodología estructura y análisis de resultados se refiere. 1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS     . . Implementar la evaluación sísmica usando las metodologías de la norma ASCE/SEI 31-03 a la muestra en cuestión. Implementar la evaluación sísmica usando las metodologías de la norma NSR 10 a la muestra en cuestión. Realizar informes de resultados de cada evaluación sísmica efectuada a la muestra. Elaborar un paralelo de los resultados obtenidos en las evaluaciones sísmicas. Establecer en base a los resultados las patologías propias del tipo de la estructura directamente relacionados con las evaluaciones sísmicas realizadas. Proponer un método de mitigación en cuanto a las patologías que se puedan presentar en una edificación con muros portantes de mampostería no reforzada.. 21.

(16) 2. IDENTIFICACIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA. El crecimiento y desarrollo urbano en Bogotá ha sido notable en las últimas décadas, localidades como Usme, Bosa, Fontibón, Suba y en menor medida Ciudad Bolívar presentan incrementos de su población en un rango de 1,78 a 3,47 puntos, del año 2005 al 20101 y con tendencia al aumento, causas como el desplazamiento forzado, las migraciones y las pocas garantías de seguridad y economía en las zonas rulares han maximizado dicho crecimiento. A su vez el aumento poblacional en la ciudad generó la necesidad de viviendas para la creciente población, que ante las pocas políticas de urbanización, se fueron asentando en zonas con un alto grado de amenaza sísmica, siendo estas personas más propensas a sufrir perjuicios en su patrimonio y pérdidas humanas ante un eventual sismo. La mayoría de estas viviendas o edificaciones son construcciones informales, las cuales su realización se produjo sin ningún tipo de licenciamiento, diseños estructurales, de fundación o arquitectónicos y supervisión técnica por parte de un arquitecto o un ingeniero civil, lo cual permite garantizar que una construcción cumpla con los requisitos mínimos de sismo resistencia y garantice el cumplimiento del fin primordial de salvaguardar las vidas humanas ante la ocurrencia de un movimiento telúrico. El sistema de muros portantes de mampostería no reforzada es un sistema estructural que sigue siendo usado por razones culturales y económicas en Colombia y en diferentes países de América Latina, cabe aclarar que la construcción de edificaciones nuevas en Colombia, utilizando el sistema estructural de mampostería no reforzada, se encuentra prohibido según la norma NSR-10 para zonas de amenaza sísmica alta e intermedia, de acuerdo a lo descrito en la tabla A 3-1 (sistema estructural de muros de carga) del anexo B, dicho sistema estructural según la norma NSR-10 puede ser usado en zonas de amenaza sísmica baja, pero solo para edificaciones de grupo I y altura máxima de dos pisos. En la actualidad Colombia cuenta con una única norma o reglamento para establecer los lineamientos de diseño y construcción para edificaciones y viviendas sismo resistentes, la cual es la Norma Sismo Resistente de 2010 (NSR-10) que además cuenta con lineamientos para la evaluación e intervención de edificaciones construidas antes de la vigencia del reglamento mencionado, que es el caso de la gran mayoría de las construcciones en la ciudad de Bogotá. 1 Secretaría distrital de planeación Alcaldía mayor de Bogotá. “Bogotá ciudad de estadísticas boletín 23 población y desarrollo urbano” Vol 1. Bogotá 2010.. 22.

(17) A pesar que la NSR-10 contiene parámetros para la evaluación sísmica de construcciones realizadas antes de su vigencia, dichos parámetros son muy generales, que no permiten individualizar cada uno de los diferentes sistemas constructivos.. 23.

(18) 3. JUSTIFICACIÓN Poniendo como objetivo realizar una síntesis de las características de cada una de las normas en cuanto a metodología estructural y análisis de resultados, se pretende evidenciar la necesidad de abrir un debate a los actuales parámetros metodológicos y de análisis de los resultados del reglamento colombiano de construcción sismo resistente NSR 10, enfatizando en edificaciones existentes antes de la vigencia del reglamento y que estén conformadas por muros portantes no estructurales con diafragmas de planta rígidos. En cuanto a los procedimientos de evaluación sísmica para edificaciones existentes antes de la vigencia del reglamento colombiano de construcción sismo resistente carecen de lineamientos específicos para cada uno de los sistemas constructivos utilizados en Colombia, por tal razón se hace necesaria la búsqueda de parámetros puntuales para evaluaciones sísmicas a cada uno de los sistemas constructivos. 3.1.. INTERROGANTE (HIPÓTESIS). Teniendo en cuenta los lineamientos actuales referidos a evaluaciones sísmicas en la norma NSR 10 con respecto a edificaciones existentes antes de la vigencia del Reglamento: ¿Es necesario implementar la metodología, estructura y análisis de resultados en cuanto a evaluaciones sísmicas se refiere, contenido en la norma ASCE SEI 31-03?. 24.

(19) 4. DISEÑO METODOLÓGICO 4.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN. Para realizar el desarrollo del proyecto, el tipo de investigación que se abordará será de carácter cuantitativo, en donde nos apoyaremos en otros modelos de investigación como referencia, tales como la investigación descriptiva, evaluativa y experimental. 4.2. POBLACIÓN. La población corresponde a todas las edificaciones de vivienda construida por muros portantes en mampostería no estructural, que han sido diseñadas o construidas antes de la entrada en vigencia de la NSR-10. 4.3. MUESTRA. Se toma como muestra la edificación ubicada en la CRA 3 B Este No 84ª-19 sur, localidad de Usme, barrio Bellavista en la ciudad de Bogotá D.C. 4.4. VARIABLES. Las variables corresponden a los aspectos que no se encuentran considerados en la NSR-10 y en la ASCE/SEI 31-03 o viceversa en lo correspondiente a edificaciones de vivienda constituida por muros portantes en mampostería no estructural. 4.5. ALCANCE. Este proyecto busca como resultado final, elaborar un documento que proporcione una comparación de los criterios y metodologías descritas en las normas a estudiar, sobre evaluaciones sísmicas en edificaciones construidas con el sistema de muros portantes en mampostería no reforzada, además de determinar con base en los resultados obtenidos de las evaluaciones sísmicas, la viabilidad de implementación del procedimiento referido en la norma ASCE/SEI 31-03 en la normatividad colombiana vigente.. 25.

(20) 5. MARCO TEÓRICO 5.1. ANTECEDENTES. A continuación se relacionan una serie de documentos, que han aportado información en cuanto a evaluación sísmica se refiere, a edificaciones existentes y en algunos documentos a edificaciones de vivienda construida por el sistema estructural de muros portantes en mampostería no estructural, que es la muestra a evaluar en cuestión y parte central del proyecto de grado a realizar. Se realizó una búsqueda acerca de documentos referentes a evaluaciones sísmicas en Colombia y más precisamente en Bogotá, atendiendo a lo que son evaluaciones a edificaciones de vivienda constituida por muros portantes en mampostería no estructural y los documentos que más presentaban antecedentes son los siguientes: Determinación de la vulnerabilidad sísmica potencial basado en el método del índice de vulnerabilidad y funciones de vulnerabilidad en viviendas de mampostería no estructural en la UPZ 35 de ciudad jardín (localidad Antonio Nariño) 2 Este documento es una determinación de la vulnerabilidad sísmica en una UPZ en la ciudad de Bogotá, en la cual se determinó por la necesidad que existía al tener un gran número de edificaciones de vivienda constituida por muros portantes en mampostería no estructural, la metodología que se utilizo fue la del índice de vulnerabilidad de Benedetti-Petrini, el cual maneja algunos parámetros definidos tales como: • • • • • • •. Organización del sistema resistente Calidad del sistema resistente Resistencia convencional Posición del edificio Diagramas horizontales Configuración en planta Configuración en elevación. 2 Camilo Andrés Mendoza Ortiz. Determinación de la vulnerabilidad sísmica potencial basado en el método del índice de vulnerabilidad y funciones de vulnerabilidad en viviendas de mampostería no estructural en la UPZ 35 de ciudad jardín (localidad Antonio Nariño), Proyecto de grado para optar por el título de tecnólogo en construcciones civiles, universidad distrital Francisco José de Caldas. Vol 1. Bogotá 2013.. 26.

(21) • • • •. Distancias máximas entre muros Tipo de cubierta Elementos no estructurales Estado de conservación. Variables que aportan al valor de los parámetros que contribuyen al índice de vulnerabilidad de los edificios de mampostería no reforzada (Benedetti y Petrini, 1984). El peso de los parámetros 5,7 y 9 varía entre 0.5 y 1 dependiendo de algunos elementos, como por ejemplo el porcentaje de diafragmas rígidos bien conectados, la presencia de galerías o pasillos y el peso del tejado. Como se preveía los resultados de la evaluación de la muestra en su gran mayoría fueron entre medio y alto el índice de vulnerabilidad sísmica, por ser estructuras sin una normatividad definida y en su gran mayoría edificaciones de vivienda constituida por muros portantes en mampostería no estructural. Evaluación de la vulnerabilidad sísmica de viviendas en zonas de ladera mediante la implementación de las metodologías implementadas en Bogotá3 Este documento nos presenta un una evaluación de la vulnerabilidad sísmica de viviendas en zonas de ladera mediante la implementación de las metodologías implementadas en Bogotá, en zonas donde la mayoría son edificaciones de vivienda constituida por muros portantes en mampostería no estructural con el agravante que son estructuras construidas en zonas de ladera. Las metodologías empleadas para el desarrollo del documento, fueron la metodología que se utilizo fue la del índice de vulnerabilidad de Benedetti-Petrini, ya nombrada en anterior documento que se relación como antecedente, la otra metodología implementada para realizar las evaluaciones de vulnerabilidad sísmica es la descrita por La Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica AIS Manual de Construcción, Evaluación y Rehabilitación Sismo Resistente de Viviendas de Mampostería" [6], donde en su capítulo II presenta un método de evaluación del grado de vulnerabilidad sísmica de viviendas de mampostería, igual que el índice de vulnerabilidad de Benedetti-Petrini trata de dar parámetros para la determinación. 3. María Dolores Fajardo Henao, Evaluación de la vulnerabilidad sísmica de viviendas en zonas de ladera mediante la implementación de las metodologías implementadas en Bogotá, Proyecto de grado para optar por el título de Ingeniera Civil, universidad distrital Francisco José de Caldas. Vol 1. Bogotá. 2009.. 27.

(22) de grado de vulnerabilidad baja media y alta esta metodología tiene parámetros geométricos, constructivos, estructurales de cimentación suelo y entorno. De manera muy similar los resultados arrojados en esta investigación fueron del orden de edificaciones con alta vulnerabilidad sísmica en su mayoría. Metodología para la evaluación del riesgo sísmico de pequeñas y medianas ciudades. Estudio de caso: zona centro de la ciudad de Armenia - Colombia4 En este documento se plantea una metodología específica para la determinación del riesgo urbano de pequeñas y medianas ciudades. Para la determinación del riesgo sísmico se debe llevar a cabo una estimación de la amenaza sísmica y una evaluación de la vulnerabilidad sísmica. Esta metodología está elaborada como una ampliación y adaptación de la PERCAL 6 de la Universidad EAFIT de Medellín, y se ha utilizado en el sector de la zona centro de la ciudad de Armenia en 2525 predios y está basada en métodos probabilísticos teniendo en cuenta variables como: •. • • •. Tipo y características de las fuentes sismogénicas que pueden potencialmente producir sismos que afecten la ciudad y estudios geológicos, sismológicos y geotectónicos aportan información en este contexto. Sismicidad histórica de la zona - Aspectos como magnitudes máximas de acuerdo a las fallas y longitudes de ruptura probables. Distribución espacio-temporal de los sismos en o cerca de la zona a estudiar. Atenuación de las ondas sísmicas. - Registros acelero gráficos disponibles.. Adaptación de un sistema ingenieril simplificado de evaluación y diseño de reforzamiento sismo resistente para vivienda en Bogotá5 Este documento desarrollado por la organización Build Change en conjunto con Degenkolb Engineers es un manual de evaluación y rehabilitación sísmica basado en las normas estadounidenses ASCE-31 y ASCE-41 para viviendas en mampostería confinada y mampostería no reforzada. 4. Cano-Saldaña Leonardo, Et All. Metodología para la evaluación del riesgo sísmico de pequeñas y medianas ciudades. Estudio de caso: Zona centro de la ciudad de Armenia-Colombia. Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol 5 (1). Bogotá 2005 5Blaisdell M.Lisbeth, Strand Elizabeth, Caballero Juan. Adaptation of a simplified engineered approach to housing seismic evaluation and retrofit design for use in Bogotá. Memorias del VII Congreso Nacional de Ingeniería Sísmica. Universidad de los Andes, Asociación Colombiana de Ingeniería sísmica. Bogotá 2015.. 28.

(23) Donde se realizó una adaptación para que sea implementado en la ciudad de Bogotá D.C en las zonas donde se presenta alta vulnerabilidad sísmica ya que según la NSR-10 Bogotá se encuentra clasificada como zona de amenaza sísmica intermedia, con el agravante de la construcción de viviendas sin ningún tipo de normatividad ni supervisión técnica. La metodología de este manual esta direccionada para evaluar la vulnerabilidad sísmica para edificaciones existentes de mampostería de baja altura para determinar su capacidad ante eventuales sismos, donde los parámetros básicos para realizar la evaluación sísmica son la configuración del sistema estructural, la continuidad de los elementos, deflexiones, esbeltez, entre otros. Esta metodología presenta 28 elementos categorizados en 6 grupos descritos de la siguiente manera: • • • • • •. Amenazas geológicas del sitio Cimientos Sistema constructivo Muros de mampostería Configuración Elementos constructivos. El objetivo final es de esta metodología es diseñar un esquema que permita mitigar cada una de ellas de manera sistemática, tal que cuando se vuelva a hacer la evaluación con la lista de verificación estas ya no se presenten. En caso que el área de muros sea insuficiente, se evalúan las alternativas con el propietario de la vivienda como aumentar el ancho de los muros, construir nuevos muros, añadir concreto a los muros, convertir los muros no confinados en confinados aumentando la ductilidad de la estructura, entre otras soluciones.. 29.

(24) 5.2 METODOLOGÍA DE EVALUACIÓN EXISTENTES ASCE/SEI 31-036. SÍSMICA. A. EDIFICACIONES. La norma en mención proporciona un proceso de evaluación sísmica compuesto por una serie de etapas que permiten al investigador determinar si una edificación está adecuadamente diseñada y construida para resistir las fuerzas sísmicas, dichas etapas se describen a continuación. 5.2.1 Disposiciones generales La primera etapa denominada como disposiciones generales es en la cual se describe en rasgos generares de que está compuesta y en que consiste la evaluación sísmica del documento, además de algunas descripciones de los alcances a tener en consideración como las edificaciones exentas a ser evaluadas, su aplicación y consideraciones en edificios históricos, algunos métodos alternativos de evaluación sísmica y documentos que pueden ser consultados para realizar un diseño o estrategia de mitigación a la edificación, en vista que la norma se limita a describir un procedimiento que permite identificar las posibles deficiencias sísmicas en el diseño o en la construcción. 5.2.2 Requisitos básicos o de evaluación La segunda etapa también puede ser llamada como requisitos de evaluación, cuyo objetivo es explicar y definir al investigador la información y nivel de investigación requerido para realizar la evaluación sísmica y definir ciertos parámetros iniciales, como el nivel de sismicidad y el tipo de edificación, información que da lugar a la ejecución de los procedimientos en las siguientes etapas. A continuación se describen los pasos a seguir para cumplir con los requisitos de evaluación:. 6. López Palomino Paulo Marcelo. Propuesta de adaptación del documento ASCE/SEI 31-03 “evaluación sísmica de edificaciones existentes”. Tesis de maestría. Escuela colombiana de ingeniería Julio Garavito. 2015.. 30.

(25) Recopilación de información existente El investigador debe reunir la información relacionada con el diseño original de la edificación que se está evaluando y su posterior comportamiento en su vida útil, la información recopilada en caso de contarse con ella debe ser la siguiente: • • •. Informe geotécnico existente sobre las condiciones del suelo del sitio. Datos de diseño, incluyendo planos, especificaciones y cálculos. Otros datos, como evaluaciones del desempeño de la edificación durante sismos pasados.. Visita al Sitio Se debe realizar una visita a la edificación con el fin de verificar los datos existentes o recoger datos adicionales, determinar el estado general de la edificación y verificar y valorar las condiciones del sitio. De dicha visita se debe determinar lo siguiente:          . Descripción general de la edificación: número pisos, años de la edificación y dimensiones. Descripción del sistema estructural: estructura, sistema de resistencia de fuerza lateral, diafragma del piso y techo y sistema de cimientos. Descripción de elementos no estructurales: elementos no estructurales que podrían afectar el desempeño sísmico. Uniones de los accesorios no estructurales: condiciones de anclaje, ubicación de las uniones o soporte. Tipo de edificación Tipo de sitio Uso de la edificación Características arquitectónicas especiales. Edificaciones adyacentes: estado y riesgos. Estado de la edificación.. Nivel de Desempeño En la norma se definen dos niveles de desempeño para elementos estructurales y no estructurales cuyo objetivo es reducir el riesgo de pérdida de vidas en un sismo, 31.

(26) para ambos la demanda sísmica se basa en una fracción de los valores de aceleración del espectro de respuesta del Máximo Sismo Considerado (MCE), a continuación se define dichos niveles. Nivel de desempeño de ocupación inmediata En este nivel se encuentran edificaciones que durante el sismo de diseño resistirán tanto la fuerza lateral como la vertical en casi su totalidad sin daños significativos a los elementos estructurales y no estructurales. Dentro de este grupo se ubican edificios clasificados como esenciales, necesarios para la atención después de un sismo, por ejemplo hospitales, estaciones de bomberos o policía entre otras. Nivel de desempeño de preservación de la vida En este nivel existe un margen contra el colapso parcial o total de las edificaciones con el riesgo de lesiones pero se espera un riesgo de amenaza a la vida muy bajo. Dentro de ese grupo se ubican todas las edificaciones que nos son clasificadas como esenciales.. Nivel de sismicidad El nivel de sismicidad de la edificación, según la norma se define como bajo, moderado o alto y según la Tabla 1 (Tabla 2-1 del anexo A) los niveles de sismicidad están en función de los valores de aceleración de respuesta georeferenciados y factores de amplificación del sitio. Tabla 1. Definición del nivel de sismicidad. Fuente: López Palomino Paulo Marcelo. Propuesta de adaptación del documento ASCE/SEI 31-03 “evaluación sísmica de edificaciones existentes”. Tesis de maestría. Escuela colombiana de ingeniería Julio Garavito. 2015.. 32.

(27) Tipo de edificación El tipo de edificación se clasifica de acuerdo al sistema de resistencia de fuerza lateral y el tipo de diafragma con el cual está construido la edificación, dicha clasificación se encuentra en la tabla 2-2 del anexo A. 5.2.3 Fase de inspección (nivel 1) 7. La fase en mención consiste en evaluar las condiciones en que se encuentra la edificación, por medio de listas de verificación en las cuales se utilizan comprobaciones rápidas que son usadas para el cálculo de la rigidez, resistencia y fuerzas sísmicas a los que están sometidos los elementos de la construcción, que posteriormente permiten verificar el cumplimiento o no de los criterios de evaluación de la norma, en tres diferentes categorías: Elementos estructurales, no estructurales y de cimentación. Para la determinación de las listas de verificación, inicialmente se establece si la construcción es una edificación de referencia según la tabla 3-1 del anexo A y posteriormente la selección de las listas de verificación a usar para la edificación que está siendo objeto de estudio, se encuentra establecido en la tabla 3-2 del anexo A, la cual se encuentra en función del nivel de sismicidad y de desempeño. Finalmente se realiza un resumen de las falencias encontradas en la edificación y se determina de acuerdo a los hallazgos, la necesidad de una evaluación adicional.. 5.2.4 Fase de evaluación (nivel 2) Una vez culminada la fase de inspección e identificadas las falencias de la edificación se determina si es necesario realizar evaluaciones adicionales por medio de la tabla 3-3 del anexo A, que está en función del tipo de edificación, nivel de sismicidad y número de pisos de la construcción evaluada. La fase de nivel 2 de ser necesaria consiste en someter a la edificación a un análisis por alguno de los siguientes métodos:. 7. López Palomino Paulo Marcelo. Propuesta de adaptación del documento ASCE/SEI 31-03 “evaluación sísmica de edificaciones existentes”. Tesis de maestría. Escuela colombiana de ingeniería Julio Garavito. 2015.. 33.

(28)    . Método Estático Lineal Método Dinámico Lineal Método Especial. Método para elementos no estructurales.. De encontrarse deficiencias en la fase de evaluación, se realiza un resumen de estas y se analiza la posibilidad de efectuar una evaluación de nivel 3. Procedimientos de evaluación para elementos no estructurales Los elementos no estructurales de una edificación hacen alusión a componentes arquitectónicos, mecánicos y eléctricos, en donde lo primordial para dicha evaluación es determinar si el elemento se encuentra arriostrada o anclado, los procedimientos de evaluación se encuentran en el ítem 4.8 del anexo A. A continuación se presenta un cuadro en donde se evidencia los elementos no estructurales que tiene en consideración la norma. Tabla 2. Listado de elementos no estructurales norma ASCE/SEI 31-03 ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES CATEGORIA. ITEM. Particiones.    . Mampostería no reforzada Deriva Separaciones estructurales Partes superiores. Sistemas de cielo rasos.      . Soporte Tendido de azulejos Cielo rasos integrados Listones suspendidos y yeso Bordes Uniones sísmicas. Accesorios para iluminación.    . Iluminación de emergencia Soporte independiente Soportes colgantes Protectores de lentes. 34.

(29) ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES CATEGORIA. ITEM. Revestimiento y acristalamiento.        . Anclajes de revestimiento Deterioro Aislamiento de revestimiento Paneles de varios pisos Conexiones portantes Inserciones Conexión de los paneles Acristalamiento. Enchapado de mampostería.       . Ángulos de soporte Estribos Planos debilitados Deterioro Mortero Agujeros de drenaje Fisuras en piedra.     . Poste de pista Aberturas Sistema de bloques de concreto y mampostería de respaldo Anclaje URM de respaldo. Parapetos, cornisas, ornamentación y accesorios.    . Parapetos URM Marquesinas Parapetos de concreto Accesorios. Chimeneas de mampostería.  . Chimeneas URM Anclaje. Escaleras.  . Muros URM Detalles de la escalera. . Contenidos altos y delgados Archivadores Puertas y cajones de archivadores Pisos de acceso Equipos en pisos de acero. Sistemas con postes metálicos de respaldo.   . Contenido del edificio y mobiliario. 35.

(30) ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES CATEGORIA. ITEM        . Energía de emergencia Equipo con contenido materiales peligrosos Deterioro Equipo adosado Aisladores de vibración Equipo pesado Equipos eléctricos Puertas. Tuberías.     . Tubería contra incendios Acoplamientos flexibles Redes de suministro y gas Válvulas de cierre o interrupción Abrazaderas. Ductos.   . Ductos de humo y escalera Apuntalamiento de ductos Soportes de los ductos.  . Sustancias toxicas Cilindros de gas peligrosos.        . Sistema de soporte Interruptores sísmicos Muros de foso Retenedores de seguridad Placas de sujeción Rieles de contrapeso Soportes spreader Movimiento lento del ascensor. Equipo eléctrico y mecánico. Materiales peligrosos. Ascensores. Fuente: Autoría propia. 36. de. materiales.

(31) 5.2.5 Fase de evaluación detallada (nivel 3) La investigación de nivel 3 se puede utilizar en todos aquellos elementos que hayan sido encontrados como deficientes después de realizar las fases de nivel 1 y/o nivel 2. Dicha evaluación se utiliza en casos especiales o apropiados en donde el nivel de desempeño de la edificación sea de ocupación inmediata en zonas de sismicidad alta, además que la estructura sea demasiado compleja y necesite ser verificada por medio de procedimientos de análisis no lineales, que son costosos y complejos. La fase de nivel 3 no provee criterios reales de aceptación o rechazo de los elementos evaluados, sino que propone valoraciones respecto a la fuerza sísmica y deriva calculadas para la estructura basadas en las resistencias obtenidas de ensayos reales a los materiales, por lo que la realización de este nivel de inspección tiene inmersa la realización de ciertos ensayos en campo y laboratorio.. 5.2.6 Informe final Después de realizar la evaluación en sus diferentes etapas, se realiza un informe que contenga los siguientes elementos como mínimo:  .  . Alcance y propósito. Datos y sitio de la edificación: Descripción general de la edificación, del sistema estructural, del sistema no estructural, tipo de edificación, nivel de desempeño, nivel de sismicidad y tipo de suelo. Lista de supuestos Hallazgos. Además de lo ya mencionado y dependiendo del nivel de investigación y la información encontrada debe contener lo siguiente: . . Datos y sitio de la edificación: •Ocupación y el uso de la edificación, •Nivel de las inspecciones y pruebas realizadas, •Disponibilidad de documentos originales del diseño y edificación, •Importancia histórica, •Desempeño previo del tipo de edificación en sismos. Recomendaciones: Esquemas de mitigación o evaluaciones adicionales. 37.

(32) . Apéndice: Referencias, cálculos preliminares, fotografías, resultados de pruebas de materiales, todas las listas de verificación necesarias, hoja de resumen de datos y el procedimiento de análisis.. 5.2.7 Actualización de la norma ASCE / SEI 31-038,9 En el año 2014 la Asociación Americana de Ingenieros Civiles (ASCE) publico la norma ASCE SEI 41-13 “Evaluación sísmica y rehabilitación de edificios existentes”, la cual remplaza a las normas ASCE / SEI 41-06 “Rehabilitación sísmica de edificios existentes” y ASCE / SEI 31-03 “Evaluación sísmica de edificios existentes”, esta última es objeto de estudio en este documento. La actualización describe procedimientos sistemáticos, los cuales basados en deficiencias y rendimientos, permiten evaluar y adaptar los edificios existentes, de tal manera que puedan resistir los efectos causados por los sismos. La norma combina el proceso de evaluación y rehabilitación, en un procedimiento de tres niveles. A continuación se describen a grandes rasgos las modificaciones, que tiene la norma con respecto a los procedimientos de evaluación sísmica contenidos en la ASCE / SEI 31-03: . . . 8. La fase de nivel 1 o de inspección es esencialmente la misma que en la ASCE / SEI 31-03, con algunas reorganizaciones y cambios técnicos en las listas de verificación. Los procedimientos de la fase de nivel 2 o de evaluación, la cual parte de las deficiencias encontradas en el nivel 1, han sido ampliados en gran medida para edificios regulares de mayores alturas, dicha evaluación también puede ser usada para determinar la rehabilitaciones necesarias para la edificación. A diferencia de la norma ASCE / SEI 41-06 en la cual los requisitos para la determinación de la rehabilitación sísmica eran más restrictivos, en la norma ASCE / SEI 41-06, no hay diferencia en el tamaño del edificio cuando la rehabilitación se basa en deficiencias.. Robert Pekelnicky, Chris Poland. ASCE 41-13: “Seismic Evaluation and Retrofit of Existing Buildings”. SEAOC “Structural Engineers Association” of California. 2012. Norma ASCE / SEI 41-13 “Seismic Evaluation and Retrofit of Existing Buildings”. 2014. www.asce.org. [En línea]: http://www.asce.org/templates/publications-book-detail.aspx?id=6728 9. 38.

(33)  . . No hay diferencia entre el Nivel 2 y el Nivel 3 en términos de fuerza, exigencias o criterios de aceptación de los elementos. La fase de evaluación de Nivel 2 en la norma ASCE / SEI 41-13 solo se refiere a procedimientos de revisión de deficiencias, encontradas en el nivel anterior, mientras que la de fase de evaluación detallada de nivel 3, se convierte en un análisis sistemático del edificio que se puede utilizar para evaluación o rehabilitación sísmica, en donde, el procedimiento abarca los cuatro análisis (Estático lineal, Dinámico lineal, Estático no lineal, y Procedimientos dinámicos no lineales) de la ASCE / SEI 41-06. Además, hubo serie de importantes cambios técnicos que incluyen disposiciones de análisis actualizado, con más énfasis en el análisis de la historia de respuesta no lineal, disposiciones para contrarrestar los marcos arriostrados, la licuefacción expandida, un nuevo procedimiento de análisis de balanceo de base, las disposiciones URM sustancialmente actualizadas y una actualización completa del Capítulo sobre aislamiento sísmico y disipación de energía.. 5.3 NSR-10 (TITULO A-CAPITULO A. 10) EVALUACIÓN E INTERVENCIÓN DE EDIFICACIONES CONSTRUIDAS ANTES DE LA DE LA VIGENCIA DE LA PRESENTE VERSIÓN DEL REGLAMENTO10 .. La norma en dicho capitulo describe los criterios y procedimientos a seguir para evaluar la vulnerabilidad sísmica de una edificación construida antes de la vigencia de la NSR 10, el procedimiento en mención consta de una serie de etapas que se describen a continuación. Cabe aclarar que la norma NSR-10 en el ítem A.10.4.4 define como metodología alternativa a la norma Seismic Evaluation of Existing Buildings ASCE/SEI 31-03, la cual es objeto de comparación en este documento, siempre y cuando se garanticen los criterios de resistencia y capacidad de funcionamiento establecidos en el ítem A.10.9 de la norma NSR-10 (anexo B).. 10. Asociación colombiana de ingenieros sísmicos AIS. Código colombiano de construcción sismo resistente NSR-10. Ministerio del interior 2010.. 39.

(34) Otras metodologías alternas que pueden ser contempladas son las siguientes: . . “Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings”, ATC-40, Vol 1, Appendices, Vol 2, Applied Technology Council, Redwood City, CA, USA, 1996. "NEHRP Handbook for Seismic Evaluation of Existing Buildings”, FEMA 178, Federal Emergency Management Agency / Building Seismic Safety Council, Washington, D.C., USA, 1992.. 5.3.1 Información preliminar. Etapa 1 Establece el alcance de la norma y los casos en los cuales el documento avala la realización de la evaluación del comportamiento sísmico y diseño de medidas de mitigación en una edificación, los casos son mencionados a continuación:     . Cambios de uso. Vulnerabilidad sísmica. Modificaciones. Reforzamiento estructural Reparaciones de edificaciones dañadas por sismos. Etapa 2 La información existente de la edificación que debe ser reunida para la realización del análisis es la siguiente:   . Diseño geotécnico y estructural Proceso constructivo y modificaciones posteriores Exploraciones del sitio. Además de realizar investigaciones de la edificación en la cual se pueda determinar los siguientes aspectos: . Verificar la concordancia del sitio en la actualidad por medio de los diseños de la estructura y la cimentación y realizar exploraciones en lugares representativos. 40.

(35)   .  . Determinar de una manera cualitativa la calidad de la construcción de la estructura. Evaluar de una manera cualitativa el estado de conservación de la edificación. Investigar el comportamiento de la estructura ante la existencia de fallas locales, asentamientos, corrosión, entre otras, con el fin de determinar su estado actual. Investigar la ocurrencia de asentamientos en la cimentación y sus consecuencias en la estructura. Determinar la existencia en el pasado de eventos que hayan podido afectar la integridad de la estructura.. Etapa 3 Se debe realizar una calificación cualitativa del estado del sistema estructural de la edificación con respecto a la calidad de los diseños (estructural y de cimentación) y su construcción original y el estado actual, también el estado de conservación y mantenimiento. . . La calificación que hace referencia a la calidad del diseño y la construcción de la estructura original se define como la mejor tecnología existente de la época con la cual se llevó a cabo la construcción. Se realiza una calificación del estado de la estructura basada en diferentes aspectos que pudieron haberla afectado, dicha calificación debe concluir en bueno, regular o malo.. 5.3.2 Evaluación de la estructura existente. Etapa 4 Establecer la equivalencia de esfuerzos que puede resistir la edificación, en su estado actual y lo establecido por el reglamento, utilizando los siguientes criterios.     . Movimientos sísmicos para un nivel de seguridad equivalente al de una edificación nueva. Movimientos sísmicos para un nivel de seguridad limitada. Clasificación del sistema estructural. Coeficiente de disipación de energía. Fuerzas sísmicas. 41.

(36)   . Cargas diferentes a las solicitaciones sísmicas. Análisis estructural Obtención de las solicitaciones equivalentes.. Etapa 5 Se realiza un análisis elástico de la estructura y de su sistema de cimentación para las solicitaciones equivalentes definidas en la anterior etapa. Etapa 6 La etapa en mención consiste en determinar la resistencia de la estructura existente, utilizando los siguientes requisitos: . . . La determinación de la resistencia existente de los elementos de la estructura se realiza por el investigador con base en la información disponible y utilizando el mejor criterio y experiencia. La resistencia se define como el nivel de fuerza o esfuerzo al cual el elemento deja de responder en el rango elástico, o los materiales frágiles llegan a su resistencia máxima o los materiales dúctiles inician su fluencia. Los valores obtenidos para cada material estructural al aplicar los modelos de resistencia descritos en la norma son los que conforman a la resistencia existente de la estructura.. Etapa 7 La presente etapa consiste en obtener una resistencia efectiva de la estructura, a partir de la resistencia existente, afectándola por dos coeficientes de reducción de resistencia obtenidos de los resultados de la calificación llevada a cabo en la Etapa 3. Etapa 8 Se obtiene un índice de sobreesfuerzo como el máximo cociente obtenido para cualquier elemento o sección de éste, entre las fuerzas internas solicitadas obtenidas del análisis estructural. Etapa 9 42.

(37) Esta etapa consiste en el cálculo de las derivas a partir de los desplazamientos horizontales. Etapa 10 Su finalidad es determinar un índice de flexibilidad por efectos horizontales y verticales como el máximo cociente entre las derivas y deflexiones obtenidas y las derivas y deflexiones permitidas por la norma.. 5.3.3 Intervención del sistema estructural Etapa 11 La intervención estructural se define con el tipo de modificación a la estructura existente en tres categorías diferentes:   . Ampliaciones adosadas Ampliaciones en altura Actualización al reglamento. Etapa 12 Se debe realizar nuevamente un análisis de la estructura incluyendo la intervención propuesta y con este análisis se realiza el diseño geotécnico y estructural de la edificación. 5.3.4 Elementos no estructurales11 La norma NSR 10 en sus procedimientos de evaluación sísmica para edificaciones construidas antes de la vigencia de la norma, no contiene una descripción de evaluación para elementos no estructurales, a pesar de ello la noma menciona en el capítulo A.9 del anexo B, los requisitos de diseño para elementos no estructurales y sus anclajes a la estructura.. 11Fondo. de Prevención y Atención de Emergencias - FOPAE y Asociación Colombiana de Ingeniería SísmicaAIS, GUÍA DE PATOLOGÍAS CONSTRUCTIVAS, ESTRUCTURALES Y NO ESTRUCTURALES, Tercera Edición – 2011.. 43.