INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY
PRESENTE.-Por medio de la presente hago constar que soy autor y titular de la obra denominada
, en los sucesivo LA OBRA, en virtud de lo cual autorizo a el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey (EL INSTITUTO) para que efectúe la divulgación, publicación, comunicación pública, distribución, distribución pública y reproducción, así como la digitalización de la misma, con fines académicos o propios al objeto de EL INSTITUTO, dentro del círculo de la comunidad del Tecnológico de Monterrey.
El Instituto se compromete a respetar en todo momento mi autoría y a otorgarme el crédito correspondiente en todas las actividades mencionadas anteriormente de la obra.
De la misma manera, manifiesto que el contenido académico, literario, la edición y en general cualquier parte de LA OBRA son de mi entera responsabilidad, por lo que deslindo a EL INSTITUTO por cualquier violación a los derechos de autor y/o propiedad intelectual y/o cualquier responsabilidad relacionada con la OBRA que cometa el suscrito frente a terceros.
Nombre y Firma AUTOR (A)
Evaluación y Rehabilitación Post-Sísmica en Edificaciones de
Mampostería y Concreto Reforzado -Edición Única
Title Evaluación y Rehabilitación Post-Sísmica en Edificaciones de Mampostería y Concreto Reforzado -Edición Única Authors Antonio Lugo Razo
Affiliation Tecnológico de Monterrey, Campus Monterrey Issue Date 2009-05-01
Item type Tesis
Rights Open Access
Downloaded 19-Jan-2017 00:59:44
INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE
MONTERREY
ZONA METROPOLITANA DE MONTERREY
PROGRAMA DE GRADUADOS EN INGENIERÍA
EVALUACIÓN Y REHABILITACIÓN POST-SÍSMICA
EN EDIFICACIONES DE MAMPOSTERÍA Y
CONCRETO REFORZADO
TESIS
PRESENTADA COMO REQUISITO PARCIAL PARA OBTENER EL
GRADO ACADÉMICO DE
MAESTRO EN CIENCIAS
CON ESPECIALIDAD EN INGENIERÍA Y ADMINISTRACIÓN
DE LA CONSTRUCCIÓN
ANTONIO LUGO RAZO
INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES
DE MONTERREY
ZONA METROPOLITANA DE MONTERREY
PROGRAMA DE GRADUADOS EN INGENIERÍA
Los miembros del comité de tesis recomendamos que la presente tesis del Ing. Antonio Lugo Razo sea aceptada como requisito parcial para obtener el grado académico de:
MAESTRO EN CIENCIAS
CON ESPECIALIDAD EN INGENIERÍA Y ADMINISTRACIÓN DE LA CONSTRUCCIÓN
Comité de Tesis
___________________________________ Dr. Jorge Gómez Domínguez
Asesor
________________________________ Dr. Juventino Carlos Reyes Salinas
Sinodal
______________________________ M.C. Francisco Carlos Matienzo Cruz Sinodal
______________________________ Dr. Joaquin Acevedo Mascarúa
Director del Programa de Graduados en Ingeniería
“Los que se enamoran de la práctica sin la teoría
son como los pilotos sin timón ni brújula
…nunca podrán saber a dónde van."
Agradecimientos
Al Ing. Daniel Chavez Morán por el apoyo brindado durante mis estudios de
licenciatura y de posgrado, apoyo con el cual pude complementar mi desarrollo
profesional y llevar a buen término el presente trabajo.
A mi asesor el Dr. Jorge Gómez Domínguez por su apoyo y orientación al realizar
esta tesis.
A mis sinodales, el Dr. Carlos Reyes y el Ing. Carlos Matienzo por su apoyo,
consejos y aportaciones a este trabajo.
Al Dr. Sergio Gallegos Cazares por su asesoría, enseñanza y orientación a lo largo
de mis estudios profesionales y de maestría.
CONTENIDO
CONTENIDO ... 6
LISTA DE FIGURAS ... 8
LISTA DE TABLAS ... 14
1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVO ... 17
1.1 Introducción ... 17
1.2 Objetivo ... 19
1.3 Metodología ... 19
1.4 Alcances ... 20
1.5 Contribución esperada ... 20
2. PRINCIPIOS DE SISMOLOGÍA ... 21
2.1 Origen y medición de los sismos ... 21
2.2 Potencial destructivo de los sismos ... 25
2.3 Sismicidad mundial ... 26
2.4 Sismicidad en México ... 27
3. METODOLOGÍAS DE EVALUACIÓN DE DAÑOS POR SISMO ... 29
3.1 Método del Applied Technology Council ATC-20 (1978) ... 30
3.2 Método Yugoslavo (1984) ... 37
3.3 Método Japonés (1985) ... 42
3.4 Método Mexicano (1988) ... 51
3.5 Método Italiano (2000) ... 62
3.6 Método de Bogotá (2002) ... 68
3.7 Método del Quindío (2002) ... 73
4. ANÁLISIS DE LAS METODOLOGÍAS DE EVALUACIÓN ... 79
4.1 Comparación de las Metodologías de evaluación ... 79
5. MANUAL DE EVALUACIÓN: DOCUMENTO ... 99
5.1 Objetivo ... 99
5.2 Marco Normativo de la Evaluación Post-Sismica ... 99
5.3 Programa de Entrenamiento y Capacitación de Evaluadores Post-sismicos ... 105
5.4 Procedimientos Previos a la Evaluación Presencial ... 108
5.5 Evaluación de Daños ... 110
5.5.1 Evaluación Preliminar ... 110
5.5.2 Evaluación Rápida ... 117
5.5.3 Evaluación Detallada ... 133
5.6 Procedimientos Posteriores a la Evaluación ... 162
5.7 Diagrama de flujo de la evaluación post-sísmica ... 164
6. MANUAL DE EVALUACIÓN: SOFTWARE ... 165
7. REHABILITACIÓN POST-SÍSMICA DE EDIFICACIONES ... 171
7.1 Generalidades ... 171
7.2 Rehabilitación en edificaciones de concreto reforzado ... 174
7.3 Rehabilitación en edificaciones de mampostería ... 210
7.4 Contratación de los trabajos de rehabilitación ... 220
7.5 Los materiales inteligentes en la rehabilitación post-sísmica de edificaciones ... 226
8. CONCLUSIONES ... 232
BIBLIOGRAFÍA ... 234
LISTA DE FIGURAS
Figura
Título
Página
Capítulo II
2.1 Ubicación del Epicentro e Hipocentro de un sismo. RSNC 21 2.2 Placas tectónicas en el mundo. 22 2.3 Interacción entre placas tectónicas. 22 2.4 Sismicidad mundial. NOAA. 26 2.5 Placas tectónicas y actividad sísmica en México. 27 2.6 Regionalización Sísmica de México. C.F.E 28
Capítulo III
Método ATC-20.
3.1 Proceso de evaluación. 30
3.2 Formato de identificación de la edificación. 31 3.3 Formato de inspección de daños. 32 3.4 Formato para recomendar acciones complementarias. 33 3.5 Formato de inspección de daños generales. 34 3.6 Formato de inspección de daños estructurales. 34 3.7 Formato de inspección de daños no estructurales. 34 3.8 Formato de inspección de problemas geotécnicos. 35 3.9 Formato para recomendaciones adicionales a la evaluación detallada. 36
Método Yugoslavo
3.10 Formato para la identificación de la edificación. 38 3.11 Anexo: Uso o Propósito de las edificaciones. 38 3.12 Anexo: Tipo de construcción. 39 3.13 Formato de inspección y descripción de daños estructurales. 39 3.14 Formato de inspección y descripción de daños no estructurales. 40 3.15 Formato de inspección y descripción de daños generales y geotécnicos. 40 3.16 Recomendaciones posteriores a la evaluación. 41
Método Japonés
3.17 Diagrama de flujo del proceso de evaluación. 42 3.18 Formato de descripción del edificio. 43 3.19 Formato de inspección e investigación de daños exteriores. 44 3.20 Tipo de rehabilitación según intensidad sísmica y grado de daño. 49
Método Mexicano
Figura
Título
Página
3.23 Formato de Identificación del edificio. 53 3.24 Recomendaciones adicionales a la evaluación. 54 3.25 Descripción de la edificación. 55 3.26 Descripción de la estructura. 56 3.27 Evaluación de la seguridad de la estructura. 57 3.28 Evaluación de la seguridad de los elementos no estructurales. 58 3.29 Formato para recomendaciones de la evaluación detallada. 61
Método Italiano
3.30 Formato para la identificación del edificio. 63 3.31 Formato para la descripción del edificio. 63 3.32 Formato para registrar la tipología del edificio. 64 3.33 Formato para la inspección de daños estructurales. 64 3.34 Formato para la inspección de daños no estructurales. 64 3.35 Formato para la inspección de daños externos. 65 3.36 Formato para la inspección de daños en el suelo y cimentación 65 3.37 Calificación global de la edificación. 66 3.38 Formato para recomendaciones y medidas de seguridad. 67
Método de Bogotá
3.39 Formato para la identificación del edificio. 69 3.40 Formato para la descripción de la estructura. 69 3.41 Formato para la inspección de daños. 70 3.42 Formato para recomendaciones y medidas de seguridad. 72
Método de Quindío
3.43 Formato para la identificación y descripción de la edificación 73 3.44 Formato para la inspección y descripción de daños. 74 3.45 Formato para recomendaciones y medidas de seguridad 76 3.46 Formato para identificación de la edificación 77 3.47 Formato para inspección detallada de daños. 77 3.48 Formato para recomendaciones y medidas de seguridad detalladas 78
Capítulo V
5.1 Funcionamiento del Sistema Nacional de Protección Civil 100 Evaluación Preliminar
5.2 Ubicación del área evaluada 111 5.3 Efectos asociados al sismo 112 5.4 Daños en la infraestructura 113
5.5 Daños en edificaciones 113
5.6 Recomendaciones 114
Figura Título Página
5.8 Información de la Evaluación 114 5.9 Ejemplo de evaluación preliminar 115
Evaluación Rápida
5.10 Localización de la edificación 118 5.11 Descripción de la edificación 119 5.12 Anexo: Tipo de Construcción 119 5.13 Anexo: Uso de la edificación 119
5.14 Anexo: Topografía 119
5.15 Inspección y descripción de los daños existentes 120 5.16 Recomendaciones y medidas de seguridad 125 5.17 Aviso: Clasificación Insegura 126 5.18 Aviso: Clasificación en Precaución 126 5.19 Aviso: Clasificación Segura 127 5.20 Aviso: Clasificación Inhabitable 127 5.21 Aviso: Área Inhabitable 128 5.22 Aviso: Clasificación Habitable 128 5.23 Vivienda de mampostería no reforzada 129 5.24 Ejemplo de evaluación rápida 130 5.25 Avisos para el ejemplo de evaluación rápida 132
Evaluación Detallada
5.26 Equipo para evaluaciones post-sísmicas 134 5.27 Localización de la edificación 135 5.28 Descripción de la edificación 135 5.29 Resultados de la evaluación rápida 136 5.30 Vulnerabilidad sísmica de la edificación 136 5.31 Configuraciones irregulares en planta 136 5.32 Irregularidades verticales 136 5.33 Formato: Daños Generales 137 5.34 Edificaciones con colapso total y parcial 137 5.35 Edificio con asentamiento e inclinación excesiva 138 5.36 Asentamiento por licuefacción en vivienda de un nivel 138
5.37 Daños no estructurales 139
5.38 Edificación con daño en algunas de sus ventanas 139 5.39 Daño severo en muros no estructurales 139 5.40 Escalera con colapso parcial 140 5.41 Daños en muros de fachada 140 5.42 Desprendimiento parcial del pretil en edificación de dos niveles 141 5.43 Daño severo en cubierta 141
5.45 Agrietamiento en columnas de Concreto Reforzado 143
5.46 Daño tipo V en Columna 144
5.47 Daño en muros de corte de C.R 144 5.48 Daño tipo D-III y D-V en muros de mampostería 145 5.49 Daño D-V en estructura de acero 145 5.50 Daño D-IV en muro de adobe 146 5.51 Daños en un laboratorio químico con posible derrame de tóxicos 146 5.52 Variación de los índices parciales de daño 148 5.53 Croquis de registro del tipo de daño en elementos estructurales 149 5.54 Avisos de clasificación 151 5.55 Ejemplo de evaluación detallada 156 5.56 Avisos de clasificación 160 5.57 Avisos de tipo de rehabilitación 161
Capítulo VI
6.1 Selección de entidad federativa y municipio 165
6.2 Registro de daños 165
6.3 Dependencias participantes 166 6.4 Anexos de la evaluación rápida 166 6.5 Formato Electrónico de inspección de daños 167 6.6 Acceso a los anexos de configuración en planta y vertical 168
6.7 Registro de daños 169
6.8 Selección del sistema estructural 169 6.9 Clasificaciones de habitabilidad y seguridad estructural 169 6.10 Índice de Daño Estructural 170 6.11 Tipo de rehabilitación recomendada 170
Capítulo VII
7.14 Reparación de columna con concreto inyectado 186 7.15 Refuerzo adicional en columna a encamisar 187 7.16 Lavado con chorro de arena en columna de concreto 188 7.17 Esquema de rehabilitación de columna con encamisado de CR 189 7.18 Esquema de rehabilitación de columna con placas de acero 190 7.19 Esquema de rehabilitación de columna con ángulos de acero 190 7.20 Arreglos típicos de wrapping con FRP en Columnas 191 7.21 Esquema de rehabilitación de columna con FRP 192 7.22 Esquema de rehabilitación de columna con FRP aspreado 192 7.23 Cimbrado de columna para recibir concreto lanzado 194 7.24 Columna preparada para recibir concreto lanzado. 194 7.25 Columna con daños en el refuerzo longitudinal 195 7.26 Encamisado de vigas con concreto reforzado 196
7.27 Encamisado de 4 caras 196
7.28 Refuerzo de vigas con placas de acero. 197 7.29 Refuerzo de vigas con perfiles de acero 198 7.30 Refuerzo de vigas con cables postensados exteriores 199 7.31 Instalación de FRP en vigas dañadas 200 7.32 Mezclado de resina epóxica 201
7.33 Viga reforzada con FRP 202
LISTA DE TABLAS
Tabla
Título
Página
Capítulo II
2.1 Grandes sismos mundiales. Adaptado del USGS. 26 2.2 Frecuencia sísmica en el mundo. 26 2.3 Grandes sismos de México. Sistema Sismológico Nacional. 27 2.4 Población por zona sísmica. 28
Capítulo III
Método ATC-20.
3.1 Criterios para la clasificación de la edificación. 35 Método Japonés
3.2 Clasificación del tipo de daño en elementos estructurales. 45 3.3 Niveles de riesgo estructural. 45 3.4 Niveles de riesgo no estructural. 46 3.5 Grado de daño en la edificación. 48 3.6 Grados de asentamiento general. 48 3.7 Grados de inclinación general. 48 3.8 Valores de los índices parciales de daño. 49
Método Mexicano
3.9 Criterios para la clasificación del daño presentado 53
3.10 Criterios para determinar el grado de daño en elementos de concreto
reforzado 59
3.11 Criterios para determinar el grado de daño en elementos de acero 59 3.12 Criterios para determinar el grado de daño en muros de mampostería. 60 3.13 Criterios para la clasificación global 61
Método Italiano
3.14 Niveles de daño en elementos estructurales. 65 3.15 Descripción de las clasificaciones globales 66
Método de Bogotá
3.16 Porcentajes y descripción del daño. 71 3.17 Clasificación global de la edificación. 72
Método de Quindío
Capítulo IV
Metodologías con evaluación de dos tiempos 79 4.1 Comparación de objetivos de las evaluaciones rápidas. 79 4.2 Comparación de personal requerido para las evaluaciones rápidas. 79 4.3 Comparación del tiempo requerido para la evaluación rápida. 80
4.4 Comparación de los formatos de identificación y descripción del edificio. 80
4.5 Comparación de los formatos de inspección y descripción de daños en
evaluaciones rápidas. 81
4.6 Comparación de los criterios para clasificar los distintos tipos de daño 82 4.7 Comparación de las categorías de clasificación global de la edificación. 84
4.8 Comparación de los formatos de recomendaciones o medidas de
seguridad. 85
4.9 Comparación de objetivos de las evaluaciones detalladas. 86 4.10 Comparación de personal requerido para las evaluaciones detalladas. 86 4.11 Comparación del tiempo requerido para la evaluación detallada. 86
4.12 Comparación de los formatos de identificación y descripción del
edificio en evaluaciones detalladas. 87 4.13 Comparación de los formatos de inspección y descripción de daños en evaluaciones detalladas. 88
4.14 Clasificación de la edificación en el método de Quindío. 90
4.15 Comparación de los formatos de recomendaciones o medidas de seguridad en la evaluación detallada. 91
Metodologías con evaluación única
4.16 Comparación de objetivos de las evaluaciones únicas. 92 4.17 Comparación del personal requerido para las evaluaciones únicas. 92 4.18 Comparación del tiempo requerido para la evaluación detallada. 92
4.19 Comparación de los formatos de identificación y descripción del edificio en evaluaciones únicas. 93
4.20 Comparación de los formatos de inspección y descripción de daños en evaluaciones únicas. 94
4.21 Comparación de los criterios de clasificación global para los métodos Yugoslavo y de Bogotá 94
4.22 Comparación de las categorías de clasificación global para los métodos con evaluación única. 95
4.23 Comparación de los formatos de recomendaciones en los métodos con
evaluación única. 95
Capítulo V
Marco Normativo de la Evaluación Post-Sísmica
5.1 Matriz de Responsabilidades en el subprograma de prevención de fenómenos geológicos 102
5.2 Matriz de responsabilidades en el subprograma de auxilio de
fenómenos geológicos del SINAPROC 103
Evaluación Rápida
5.4 Matriz de integración de cuadrillas para Evaluaciones Rápidas 117 5.5 Descripción de las clasificaciones de seguridad estructural 123 5.6 Descripción de las clasificaciones de habitabilidad 124 5.7 Matriz de preponderancia entre clasificaciones 124
Evaluación Detallada
5.8 Matriz de integración de cuadrillas para Evaluaciones Detalladas 133
Capítulo VII
1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVO
1.1 INTRODUCCIÓN
Dentro de los desastres naturales, los sismos son los más destructivos en términos de pérdidas humanas y materiales. Tan sólo en el periodo 2000-2007 se perdieron, debido a sus efectos, cuatrocientos treinta mil vidas humanas a nivel mundial (USGS, 2007).
En 2007, en México, se presentaron 31 sismos con magnitud Richter mayor a 5.0 y 4 sismos con magnitud Richter mayor a 6.0 clasificados como de daño moderado y destructivos, respectivamente (SSN, 2008).
Desafortunadamente y a pesar de los esfuerzos que se han realizado por reducir las consecuencias de los sismos (diseño sísmorresistente, simulacros, etc), se espera un incremento en la cantidad y la magnitud de los daños que se producen a partir de la ocurrencia de dichos fenómenos. Este incremento se deberá, por una parte, a la expansión demográfica hacia zonas de actividad sísmica y por otra a la falta de aplicación de las normas para diseño sísmico, especialmente en edificaciones diseñadas y/o construidas por personas no capacitadas (Milutinovic & Petrovsky, 1990).
La evaluación de estos daños es una actividad crítica que debe ser planificada y diseñada con anterioridad para realizarse de manera eficiente y efectiva. El objetivo de la evaluación de daños es determinar si las edificaciones que soportaron el sismo pueden seguir siendo utilizadas normalmente o si su uso debe estar restringido de manera parcial o total.
Distintas metodologías de evaluación han sido desarrolladas a nivel mundial destacando el método del Applied Technology Council ATC-20 (1979), el método Yugoslavo (1984), el método Japonés (1985), el método Mexicano (1988), el Método Italiano (2000) y el Método de Bogotá (2002), entre otros. Cada una de estas metodologías ha sido desarrollada y mejorada a partir de experiencias previas de sismos presentados en las distintas regiones del mundo. Sin embargo, la mayoría de estos procedimientos fueron creados para un país o región en particular y por lo tanto su aplicación tal cual en otras regiones del mundo está limitada. Esta limitación obedece por una parte a los cambios que existen en los sistemas constructivos utilizados en los diferentes países y por otro a la zonificación de las ciudades que es realizada y utilizada en el procedimiento de evaluación.
Es muy importante que un método de evaluación defina el grado de participación que deberán tener las autoridades, el dueño de la edificación, los especialistas y la sociedad en general. Además, debido a la urgencia de contar con medidas de contingencia después de un sismo, la información debe ser procesada rápidamente para tomar las decisiones necesarias en el menor tiempo posible.
Una vez analizados y evaluados los daños, deberá realizarse la rehabilitación mediante la reparación y reforzamiento de las edificaciones que así lo requieran. Para tal fin debe seguirse una metodología que evite la improvisación en el momento posterior al desastre, improvisación que podría provocar un aumento en las víctimas y daños debido a rehabilitaciones inadecuadas.
Algunos escenarios adversos que podrían presentarse debido a la falta de información o responsabilidad de quienes ejecutan la reparación, son los siguientes: (1) Que contratistas improvisados, aprovechando la situación, oculten los daños que aparenten ser menores mediante algún acabado superficial. Si esto ocurriera es muy probable que de presentarse un sismo posterior, el edificio se encontrara debilitado y seguramente se tendría un daño mayor; (2) Por otro lado, existen quienes refuerzan excesivamente la edificación sin optimizar materiales y utilizando técnicas innecesarias de reparación que además de ser costosas, pueden no ser las adecuadas para la edificación y disminuir su seguridad sísmica; (3) Que se realice una demolición excesiva de las estructuras debido a una mala evaluación de los daños. Este escenario es más grave cuando se trata de edificaciones que son patrimonios culturales o pertenecen a familias con escasos recursos que probablemente no podrán costear una nueva construcción (ONU, 1977).
1.2 OBJETIVO
Los objetivos del trabajo de tesis son:
• Desarrollar una metodología semiautomatizada de evaluación de daños por sismo en
edificaciones de mampostería y concreto reforzado, que agrupe las ventajas de los métodos existentes a nivel mundial referentes al tema y sea aplicable en la República Mexicana.
• Desarrollar una guía de rehabilitación post-sísmica en edificaciones de mampostería y
concreto reforzado, mostrando técnicas tanto convencionales como recientes y describiendo sus ventajas, desventajas, procedimientos de ejecución y limitaciones.
• Evaluar la aplicabilidad de materiales inteligentes en la reparación de daños por sismo o en
la mejora de las estructuras existentes en edificaciones.
1.3 METODOLOGÍA
El trabajo de investigación se dividirá en dos etapas:
1.- Recopilación y análisis de la bibliografía y técnicas existentes (a nivel nacional e internacional) en materia de evaluación y reparación de daños en edificaciones ocasionados por sismos. Además se hará una revisión al marco legal y normativo mexicano referente al tema.
En esta etapa se busca evaluar las ventajas y desventajas de los distintos métodos que han sido desarrollados tanto en evaluación como en reparación de daños para desarrollar la segunda fase del trabajo de tesis.
2.- Se desarrollará una metodología semi-automatizada (software) de evaluación, enfocado a la República Mexicana con las siguientes características:
• Énfasis en los sistemas constructivos más utilizados en las zonas de actividad sísmica de la
República Mexicana.
• Software para un rápido procesamiento de la información recabada en la edificación.
• Delimitación de la participación de las autoridades federales, estatales y municipales así
como de las instituciones educativas y la sociedad en general.
• Además, se elaborará una guía en la que se relacionarán los tipos de daños más comunes
1.4 ALCANCES
La metodología de evaluación que se propone se basa en el análisis y adecuación de prácticas que ya existen y que se considera puede ser aplicable a viviendas y edificaciones construidas con mampostería, concreto reforzado o una combinación de ambas, además de estructuras de acero. Las estructuras de acero no se tratan en el catálogo de rehabilitación debido a que en la mayoría de los casos, la reparación de este tipo de estructura implica la sustitución completa de los elementos dañado (ONU, 1977).
Dentro del catálogo de rehabilitación, no se desarrolla ninguna técnica adicional a las ya existentes. Se selecciona y recomienda la o las técnicas más convenientes que hayan sido ya probadas en otras ocasiones para tal situación o situaciones similares.
1.5 CONTRIBUCIÓN ESPERADA
La contribución que se pretende hacer con este trabajo es actualizar y automatizar las prácticas de evaluación que se desarrollan en nuestro país, con el propósito de integrar una metodología aplicable para toda la República Mexicana. Adicionalmente se pretende discutir la organización y el papel de los involucrados en el proceso de evaluación y la manera óptima en la que estos deberían interactuar.
El catalogo de rehabilitación se presenta como una guía para contratistas, dueños de edificaciones y autoridades gubernamentales, que permita decidir la mejor forma de atacar la problemática posterior a un sismo.
2. PRINCIPIOS DE SISMOLOGÍA
2.1 ORIGEN Y MEDICIÓN DE LOS SISMOS
Los sismos tienen como origen fallas de la corteza terrestre o deslizamiento de placas tectónicas que producen la liberación casi instantánea de la energía acumulada en el interior de la Tierra. Esta liberación de energía se propaga en forma de ondas que provocan el movimiento del suelo (Bozzo & Barbat, 2000). Los sismos más fuertes y frecuentes son los tectónicos, que están asociados a los movimientos de la litósfera terrestre.
El número de víctimas que estos fenómenos naturales han producido en todo el mundo desde 1755, año en que el sismo de Lisboa destruyó dicha ciudad, se han calculado en más de catorce millones (Sarria, 1990).
Durante el sismo, el suelo se mueve en forma oscilatoria, tanto en sentido horizontal como vertical. El movimiento del suelo se desarrolla en forma aleatoria. Estos desplazamientos se caracterizan por su aceleración, velocidad e intensidad máxima, factores que dependen de la distancia y profundidad del foco sísmico y la geología del lugar. La energía sísmica es transmitida por el suelo a la construcción y ésta reacciona por inercia frente a los movimientos sísmicos deformándose o disipando en alguna otra forma de trabajo interno la energía recibida. Si la capacidad de disipación de energía de la estructura no es suficiente, pueden producirse importantes daños en áreas extensas del edificio ya sea por deformación excesiva, agrietamientos o colapso (ONU, 1977).
El foco o hipocentro de un sismo es el punto en la profundidad de la tierra desde donde se libera la energía. Cuando ocurre en la corteza terrestre (hasta 70km de profundidad), se denomina superficial. Si ocurre entre los 70 y los 300 km se denomina intermedio y si es de mayor profundidad se denomina profundo.
El epicentro es el punto de la superficie de la tierra directamente sobre el hipocentro, es decir, su proyección. El epicentro puede ubicarse si se tienen registros del sismo en al menos tres estaciones sísmicas. Generalmente en este lugar se registra la mayor intensidad del sismo, sin embargo, las características geológicas y demográficas de la zona, pueden hacer que el punto de mayor intensidad (región pleistocista) no se encuentre en el epicentro (RSNC, 2008).
La tectónica de placas es una teoría geológica que explica la forma en que está formada la litosfera. Describe el movimiento de las placas, sus direcciones e interacciones y explica de manera satisfactoria el origen de los sismos y los volcanes.
Fig. 2.2. Placas tectónicas en el mundo.
Las placas tectónicas se desplazan a aproximadamente 2.5 cm/año. Los modelos de interacción entre las placas son cuatro:
a) Subducción: ocurre cerca de las islas, donde dos placas de similar espesor entran en contacto entre sí.
b) Deslizamiento: se produce cuando entran en contacto dos placas oceánicas, o bien una continental y una oceánica.
c) Extrusión: este fenómeno ocurre cuando dos placas delgadas desplazándose en direcciones opuestas se juntan.
d) Acrecencia: tiene lugar cuando hay un impacto leve entre una placa oceánica y una continental.
Para definir la severidad de los sismos se han desarrollado los conceptos de intensidad y magnitud sísmica que se definen a continuación.
La intensidad de un sismo es una medida de los efectos causados por este en un lugar determinado del planeta. En dicho lugar, un sismo pequeño pero muy cercano puede causar grandes daños, en este caso tendría una intensidad alta; por otro lado, un sismo muy grande pero muy lejano puede no ser percibido en dicho lugar, por lo tanto, su intensidad en ese lugar será baja.
Cuando se habla de la intensidad de un sismo y no se indica en qué lugar fue medida, se sobreentiende que se refiere al área de mayor intensidad observada (Nava, 1988).
Una de las primeras escalas de intensidad fue la de Rossi-Forel presentada en 1873, continuando con todas las versiones de la escala de Mercalli (1902) y Mercalli Modificada (MM 1931, 1956, 1965), y la de Medvedev-Sponheuer-Karnik (MSK 1964 y 1992). Dentro de estas la MM es la más utilizada en América (con 12 grados) y la MSK en Europa. Las escalas dependen, entre otros aspectos, de la opinión de los observadores, de la uniformidad en las tipologías constructivas y de la no linealidad entre los grados de intensidad de las mismas (Sarria, 1990).
La escala Mercalli Modificada va del grado I al XII teniendo cada grado algunas de las siguientes características: I. El sismo no se percibe, II. Sismo percibido por pocas personas, especialmente en pisos superiores, III. Vibración similar a la producida por el paso de un vehículo liviano, IV. Objetos suspendidos oscilan visiblemente, cristalería y vidrios suenan, V. Sentido aún en el interior de los edificios, el contenido líquido de recipientes se puede derramar, VI. Sentido por todas las personas, se tiene dificultad al caminar y se quiebran vidrios y vajillas, las estructuras de adobe se fisuran, VII. Se tiene dificultad para mantenerse parado, percibido por conductores de vehículos en marcha, las estructuras de adobe colapsan y las estructuras de mampostería de calidad media se fisuran, VIII. La conducción de vehículos se dificulta y las estructuras de mampostería no reforzada colapsan, caída de zarpeo de mortero, IX. Pánico general, daño a cimentación y/o colapso de estructuras a base de marcos, ruptura de tuberías, daños de consideración en mampostería reforzada, X. La mayoría de las construcciones a base de marcos y de mampostería destruidas, puentes destruidos, daño severo a represas, rieles de ferrocarril deformados ligeramente, XI. Rieles de ferrocarril deformados severamente, XII. Destrucción total, objetos lanzados al aire, grandes masas de roca desplazadas (SMIS, 2007).
El concepto de magnitud fue introducido por Charles Richter en 1935 para comparar la energía liberada en el hipocentro por diferentes sismos. La energía total liberada por un terremoto es la suma de la energía transmitida en forma de ondas sísmicas y la disipada mediante otros fenómenos, principalmente en forma de calor. La energía disipada por medio de ondas es del orden del 1% al 10% del total. Richter considera que la amplitud de las ondas sísmicas es prácticamente una medida de la energía total y establece para la magnitud local o magnitud Richter ML la siguiente relación:
0 log
log A A
En donde A es la amplitud máxima observada en un sismógrafo Wood-Anderson estándar, y A0es
una función de atenuación correspondiente a un terremoto patrón (ML = 0). La calibración de la escala se hizo tomando el valor de ML = 3 para un terremoto que a 100km de distancia registra una amplitud de 1mm en el sismógrafo estándar (Bozzo & Barbat, 2000).
La escala de Richter fue definida tomando como base las características geológicas del estado de California, EUA y tiene mayor confiabilidad en distancias menores a 600 km, de aquí que se conozca como magnitud local (Nava, 1988).
Para medir la magnitud de los sismos lejanos se utiliza la escala de magnitud de ondas superficiales Ms, esta escala queda definida de la siguiente forma:
( / ) 1.66 log 2.0
log + +
= A T D
M s (Ec. 2.2)
En donde A es el desplazamiento máximo del terreno en micrómetros, D es la distancia al epicentro medida en grados (360 grados igual a la circunferencia de la tierra) y T el periodo de la onda Raleygh que varía entre 18 y 22 segundos.
Para magnitudes Richter mayores a 7.0, la escala de magnitud de momento Mw resulta más confiable por no presentar el problema de saturación. La magnitud de momento queda definida como el logaritmo del momento sísmico Mo (Kanamori, 1977):
7 . 10 log
3
2 −
= Mo
Mw (Ec. 2.3)
En donde Mo es el momento sísmico en dinas-cm definido de la siguiente forma:
A D k
Mo= ⋅ ⋅ (Ec. 2.4)
Siendo k la rigidez de la roca en dinas/cm2, D el desplazamiento promedio de la falla en cm y A el área de ruptura a lo largo de la falla geológica donde ocurrió el terremoto en cm2.
Se han desarrollado correlaciones entre la intensidad de un sismo y su magnitud. Para sismos superficiales en México, una de las más aproximadas es la siguiente (Rosenblueth & Esteva, 1964):
R M
I = 8.16 +1.45 − 2.46log (Ec. 2.5)
Las ondas sísmicas que se producen con un terremoto se propagan a partir del foco en todas las direcciones y pueden ser del tipo compresional o transversal. Las ondas compresionales también conocidas como ondas P son las que se transmiten cuando las partículas del medio se desplazan en la dirección de la propagación, produciendo compresiones y dilataciones en el medio (como la compresión axial de un resorte). Este tipo de ondas son las más veloces, llegando a alcanzar velocidades de más de 5 km/s en rocas cercanas a las superficies y más de 11 km/s en el interior de la tierra, por lo tanto son las primera en ser sentidas y registradas en los sismogramas (Nava, 1988).
Existen también las llamadas ondas transversales o de corte, conocidas como ondas S en las cuales las partículas del medio se desplazan perpendicularmente a la dirección de propagación. La onda S es más lenta que la onda P, y su velocidad es aproximadamente igual a la velocidad de la onda P dividida entre 3. Las ondas S no se propagan a través de líquidos (Bullet, 1963).
Existen también ondas conocidas como ondas superficiales que tienen amplitud máxima en la superficie libre y amplitud nula en las profundidades, son también llamadas ondas Raleygh. Cuando el medio está estratificado se generan ondas de Love que se propagan con un movimiento de las partículas perpendicular a la dirección de propagación (como las ondas S), pero solamente poseen la componente horizontal a superficie (Love, 1911).
2.2 POTENCIAL DESTRUCTIVO DE LOS SISMOS
Las condiciones generales que determinan la ocurrencia de un desastre por sismo son cuatro (Bertero, 1992):
• La severidad del terremoto, ya que un sismo pequeño no induce en el terreno un
movimiento lo suficientemente fuerte para producir daños estructurales considerables.
• La fuente sísmica, que debe ser lo suficientemente cercana a un área urbana, ya que a
grandes distancias el movimiento del terreno se atenúa hasta que alcanza un nivel que no puede producir daños importantes. Sin embargo, existen algunas excepciones en las que han ocurrido desastres a distancias considerables como los terremotos de México 1985 y Argentina 1972.
• El tamaño, distribución y desarrollo económico de las poblaciones afectadas.
• La preparación contra el sismo, entendida como el grado de respuesta de la población y
las medidas de prevención que se toman frente a la posibilidad de un terremoto.
2.3 SISMICIDAD MUN
Se conoce como sismicidad Sismológicos de cada país loc almacenan los resultados en b de sismicidad para conocer los
Tal como se puede apreciar, planeta, sino en cinturones o b
Los sismos de los que se tien son los siguientes (la magnitud
Tabla 2
De acuerdo a estudios estadísti
Ma Tabla 2
NDIAL
d a la actividad sísmica en un lugar determin localizan el hipocentro de los sismos, determina bases de datos. Gracias a esto, se pueden elabor los lugares de mayor actividad sísmica.
Figura 2.4. Sismicidad mundial. NOAA.
ar, los sismos no están distribuidos de manera bandas que coinciden con los límites de las placa
ene registro y que son considerados como los ma tud mostrada se encuentra en escala de Magnitud d
2.1. Grandes sismos mundiales. Adaptado del USGS.
ísticos (Berlin, 1980) la frecuencia sísmica mundia
agnitud en escala de magnitud de Momento. Mw
2.2. Frecuencia sísmica en el mundo. Berlin, L. 1980
inado. Los Sistemas nan sus magnitudes y orar mapas mundiales
ra uniforme sobre el cas tectónicas.
mayores de la historia d de Momento Mw):
2.4 SISMICIDAD EN MÉXICO
Las placas tectónicas que interactúan en nuestro país son la de Cocos, Rivera, del Pacífico y Norteamericana.
Figura 2.5. Placas tectónicas y actividad sísmica en México.
Como se puede apreciar en la figura anterior, la actividad sísmica en México se concentra básicamente en el litoral del pacífico y en algunas zonas del interior de la república en lo que son los estados de Colima, Guerrero, Jalisco, Michoacán, Oaxaca, Baja California, el Distrito Federal y Puebla principalmente.
Los sismos de mayor magnitud que se han presentado en el territorio nacional y de los que se tengan registro, son los siguientes:
La regionalización sísmica de la República Mexicana fue publicada en el capítulo de Diseño Por Sismo del Manual de Obras Civiles de la Comisión Federal de Electricidad (1993). Dicha regionalización incluye cuatro zonas: A, B, C y D, que indican regiones de menor a mayor peligro sísmico.
Fig. 2.6. Regionalización Sísmica de México. C.F.E
• La zona A es una zona donde no se tienen registros históricos de sismos, no se han
reportado sismos en los últimos 80 años y no se esperan aceleraciones del suelo mayores a un 10% de la aceleración de la gravedad a causa de temblores.
• La zona D es una zona donde se han reportado grandes sismos históricos, donde la
ocurrencia de sismos es muy frecuente y las aceleraciones del suelo pueden sobrepasar el 70% de la aceleración de la gravedad.
• Las otras dos zonas (B y C) son zonas intermedias, donde se registran sismos no tan
frecuentemente o son zonas afectadas por altas aceleraciones pero que no sobrepasan el 70% de la aceleración del suelo
Utilizando tal clasificación y el Censo de Población y Vivienda elaborado por el INEGI en 1995, el Centro Nacional de Prevención de Desastres calculó los porcentajes de población por zona sísmica en la República Mexicana (CENAPRED, 2000).
Tabla 2.4. Población por zona sísmica.
3. METODOLOGÍAS DE EVALUACIÓN DE DAÑOS POR
SISMO
El objetivo de la evaluación de daños es determinar si las edificaciones que soportaron el sismo pueden seguir siendo utilizadas normalmente o si su uso debe estar restringido de manera parcial o total. Las evaluaciones de daños después de un sismo, difieren de las evaluaciones de daños por otro tipo de causas, principalmente porque cuando se hacen, la crisis sísmica no ha terminado y pueden ocurrir réplicas que deben ser tomadas en cuenta en la evaluación (realizando una nueva visita después de una réplica principal). En caso de un desastre, el número de inspecciones a realizar es muy grande por lo que se requerirán de un gran número de evaluadores y el manejo y administración de la información debe ser efectivo, sistematizado y debe seguir una metodología previamente estudiada.
Básicamente existen tres etapas de evaluación de daños después de un fenómeno sísmico: (1) la evaluación rápida en la que se clasifica a las edificaciones como aparentemente seguras u
obviamente inseguras, (2) la evaluación detallada en la que las edificaciones que fueron clasificadas como aparentemente seguras son inspeccionadas por personal especializado con ayuda de algunos formatos y herramientas y (3) la evaluación de ingeniería que se utiliza principalmente para definir las recomendaciones de reparación o reforzamiento necesarias o en su caso la demolición de la estructura.
Los métodos que se analizarán en el presente trabajo, a excepción del Yugoslavo, Italiano y de Bogotá en los que las evaluaciones son simultáneas, desarrollan la evaluación rápida y la evaluación detallada mediante diferentes formatos y procedimientos de trabajo. La evaluación de ingeniería es por lo general encargada a ingenieros consultores con experiencia en las áreas de estructuras, geotecnia, materiales e hidráulica, por lo que las metodologías se limitan a mencionar su utilidad.
Con la finalidad de presentar y posteriormente comparar las metodologías de evaluación más reconocidas a nivel internacional, se realizó un análisis de las mismas que incluyera los siguientes aspectos:
• Información general de la metodología. • Objetivo de la evaluación.
• Profesionales y tiempo de evaluación requerido. • Identificación y descripción de la edificación. • Inspección y descripción de los daños.
3.1 MÉTODO DEL APPLIED TECHNOLOGY COUNCIL ATC-20 (1978)
3.1.1 Información general de la metodología
El método del ATC-20 fue desarrollado en el estado de California desde 1978 por la Oficina de Servicios de Emergencia (OES) y fue consolidado y publicado por el ATC en 1989 en el documento “Procedures for postearthquake safety evaluation of buildings”. En 1995 se publicó una segunda versión intitulada “Addendum to the ATC-20” conocida como ATC-20-2. En el año 2005 se publicó el manual de campo del método intitulado “Field Manual: Postearthquake safety evaluation of buildings, ATC 20-1” (ATC, 2005).
Este método se basa en las tres etapas mencionadas anteriormente, tiene un formato de evaluación rápida y un formato de evaluación detallada, cuenta con avisos para marcar las edificaciones y su manual se compone de 152 páginas. Su procedimiento de evaluación se puede resumir con el siguiente diagrama de flujo:
3.1.2 Evaluación rápida
3.1.2.1 Objetivo de la evalu El objetivo de la evaluación y con el mínimo de persona edificaciones están en capa restringida o prohibida.
3.1.2.2 Profesionales y tiem El método requiere de inspe experiencia como mínimo e estructurales. El tiempo de e de la edificación. Se busca t requerir de personal demasia
3.1.2.3. Identificación y des Con la finalidad de identifi edificio, etc y de definir asp del ATC-20 cuenta con el sig
Figura 3.2. For
3.1.2.4 Inspección y descrip La evaluación de los daños estabilidad de la estructur geotécnicos y algunos otros etc. El método ATC-20 cue generales presentados en la e
luación
n rápida en el método ATC-20 es inspeccionar y e nal las edificaciones del área afectada. Se preten pacidad de tener un uso normal o si la entrad
mpo de evaluación requerido
spectores calificados, ingenieros civiles o arquite en el área de construcción o estructuras o en evaluación estimado es de 10 a 20 minutos depe a tener un panorama general de la edificación de
iado especializado.
escripción de la edificación
ificar a las edificaciones de acuerdo a su locali spectos físicos como las tipologías constructivas, siguiente formato:
ormato de identificación de la edificación. Método del ATC
ripción de los daños
os generalmente incluye la revisión de condicion tura, de los elementos estructurales y no es
s peligros como derrame de sustancias peligrosas uenta con un formato para recabar información a edificación. El formato se muestra en la siguiente
y evaluar rápidamente ende determinar si las rada a ellas debe ser
itectos con 5 años de n su caso ingenieros pendiendo del tamaño de manera rápida sin
alización, nombre del s, etc, la metodología
TC-20.
ones de inclinación o estructurales, riesgos as, rotura de tuberías, n acerca de los daños
Figura 3.3
En este método la evaluac estructura y el suelo alrededo que existan dudas. El Add especificar la severidad en m presencia, duda o ausencia d
3.1.2.5 Criterios para la cla El sistema original de evalua
o parcial o separación entre piso, daño en muros u otros de cimentación la edificación
pretiles en peligro de caer
revisión, se marcaría como E
La versión ATC 20-2 estable identifica a la edificación com severas localizadas y mode restringida y se coloca una leyenda Examinada.
3.1.2.6 Categorías para clas Los tres grados de seguridad
• Examinada (Verde)
la edificación no rep caso de réplica pued Esta clasificación no
• Entrada restringida
zonas debidamente seguridad no son la reparaciones.
3.3. Formato de inspección de daños. Método del ATC-20.
ación rápida normalmente se realiza revisando dor de la edificación, sólo se debe entrar a la cons ddendum ATC 20-2 modificó la forma de ev
menor, moderado o severo. Anteriormente se rep
a del daño.
lasificación del daño presentado
uación del ATC-20 establecía que de tener presen
tre edificio y cimentación, inclinación de la edif os miembros estructurales o falla o agrietamiento
ión se marcaría como Insegura. Si se tiene presen
er, se marcaría como Área Insegura. Si se r
Entrada Limitada.
lece que de presentarse condiciones de daño Seve
como Insegura y se coloca una placa roja. Si se pr
deradas generalizadas el edificio se clasifica a placa amarilla. De lo contrario se coloca una
lasificar a la edificación globalmente
ad que establece el método son los siguientes:
e): la ocupación de la edificación es permitida. epresenta peligro para la seguridad de sus ocupan ede incrementarse el daño en el edificio y el rie no excluye a la edificación de requerir algunas rep
ida (Amarillo): la ocupación del edificio está re te especificadas y señalizadas. A largo plazo
las adecuadas, por lo tanto el edificio requiere
do el exterior de la nstrucción en caso de evaluar los daños al eportaba solamente la
encia de colapso total dificación o de algún nto de taludes o suelo
sencia de chimeneas o
requiriera de mayor
vero generalizadas, se presentan condiciones ca como de Entrada
na placa verde con la
. El daño presente en antes; sin embargo, en iesgo para el usuario. eparaciones menores.
• Insegura (Rojo): ex
entrar personas autor indica que el edific reparado.
3.1.2.7 Recomendaciones y La mayoría de los métodos c más detalle, además de est edificio. El método del ATC
Figura 3.4. Formato
3.1.3 Evaluación detallada
3.1.3.1 Objetivo de la evalu El objetivo de la evaluación recomendar una clasificació acceso restringido (dudosas)
3.1.3.2 Profesionales y tiem Se recomienda que la evalua de presentarse problemas geo especializado en geotecnia. E la magnitud de los daños y de
existe un riesgo alto asociado a la ocupación del e torizadas para realizar evaluaciones detalladas. E ficio deba ser demolido; sin embargo, necesar
y medidas de seguridad especificadas
s consideran la posibilidad de que la edificación n establecer medidas de seguridad acordes a la s
C-20 tiene el siguiente formato para tal fin:
to para recomendar acciones complementarias. Método del
da.
luación
ión detallada en el método del ATC-20 es eva ción, especialmente en aquellas edificaciones s) en la evaluación rápida.
mpo de evaluación requerido
luación detallada sea realizada por ingenieros estr geotécnicos un geólogo, un ingeniero geotécnico
. El tiempo de evaluación varía desde 1 hasta 4 ho del tamaño del edificio.
l edificio y sólo deben . Esta clasificación no ariamente deberá ser
necesite estudios con situación actual del
el ATC-20.
valuar la seguridad y s marcadas como de
3.1.3.3. Identificación y des El formato utilizado para la es similar al que utiliza el mé
3.1.3.4 Inspección y descrip El método presenta format estructurales y no estructura formatos:
Figura 3.5. For
Figura 3.6. Form
Figura 3.7. Forma
escripción de la edificación
la identificación y descripción del edificio en la e método para la evaluación rápida (ver figura 3.2).
ripción de los daños
atos para la inspección y descripción de daño rales y problemas geotécnicos. A continuación
ormato de inspección de daños generales. Método del ATC
rmato de inspección de daños estructurales. Método del AT
ato de inspección de daños no estructurales. Método del A
a evaluación detallada
ños generales, daños n se muestran dichos
C-20.
TC-20.
Figura 3.8. Forma
3.1.3.5 Criterios para la cla
Elementos a inspec
Daño global (inseg
Sistema de cargas vertical
Sistema de cargas laterale
Efectos P-Delta (ins
Degradación del sistema (insegura)
Inclinación o falla de la c (insegura)
Amenaza de caída (in
Otras amenazas (ins
Tabla 3.1. Criteri
3.1.3.6 Categorías para clas Las categorías son las misma previamente: Examinada (ve
ato de inspección de problemas geotécnicos. Método del A
lasificación de la edificación
eccionar Descripción
segura)
Muros con agrietamiento severo o todo el edificio con inclinació total o parcial.
ales (insegura)
Columnas notablemente inclin fallado. Cubierta o entrepisos se otros elementos de soporte v pérdida de la resistencia a cargas
ales (insegura)
Marcos resistentes a mome inclinados o seriamente degrada severo en muros de corte. Falla vertical. Falla de elementos r laterales o de conexiones.
insegura) Presencia de deformaciones perm de varios pisos.
a estructural Degradación de la rigidez y reducen la seguridad de la estruc
a cimentación La licuefacción o grandes movim cimentación pueden ocasionar d estructura.
(insegura) Pretiles, ornamentos, muro instalaciones eléctricas en peligr
insegura) Derrame de materiales peligroso de gas.
erios para la clasificación de la edificación. Método del ATC
lasificar a la edificación globalmente
mas que las utilizadas para la evaluación rápida y verde), Entrada restringida (amarillo), Insegura (
l ATC-20.
ón
ro, algunos entrepisos ción notable, colapso
inadas o que hayan separados de muros y vertical. Riesgo de
as verticales.
mentos con fallas, dados. Agrietamiento lla de apuntalamiento resistentes a cargas
ermanentes en marcos
y la ductilidad que uctura.
imientos del suelo de r daños graves en la
ros divisorios, e gro de caer.
sos o rotura de líneas
TC-20.
3.1.3.7 Recomendaciones y El formato de recomendacio evaluación rápida; sin emba necesaria:
Figura 3.9. Formato para recome
y medidas de seguridad especificadas
ciones y acciones complementarias es muy simil bargo, en este se recomienda el tipo de evalua
mendar acciones complementarias a la evaluación detallada
ilar al utilizado en la uación de ingeniería
3.2 MÉTODO YUGOSLAVO (1984)
3.2.1 Información general de la metodología
El IZIIS (Instituto de Ingeniería Sísmica y Sismología de la Universidad de “Kiril y Metodij”), desarrolló una metodología en 1984 para la evaluación de daños por sismo. El proyecto estuvo a cargo de Zoran Milutinovic y Jakim Petrovski.
Los principales objetivos de la metodología son la disminución del número de víctimas y heridos que viven en edificaciones de baja resistencia y que en el futuro pueden recibir réplicas del sismo principal, la creación de una base de datos para la predicción de futuras consecuencias en caso de sismos e identificar los principales elementos del daño sísmico con el propósito de diseñar acciones que mitiguen las consecuencias en futuros eventos (Milutinovic & Petrovsky, 1990).
El método yugoslavo se apoya en un solo formulario de evaluación muy detallado, por lo que no considera la evaluación rápida de los daños.
3.2.2 Evaluación única.
3.2.2.1 Objetivo de la evaluación
El objetivo de la evaluación única del método Yugoslavo es asegurar la obtención de un inventario de los daños de las edificaciones localizadas en zonas urbanas y rurales, para generar una base de datos que permita la realización del análisis de los daños y las pérdidas económicas.
3.2.2.2 Profesionales y tiempo de evaluación requerido
La evaluación debe estar a cargo de un ingeniero estructural auxiliado por un ingeniero civil o arquitecto y un auxiliar técnico. La metodología no menciona el tiempo estimado que requiere cada evaluación, dejándolo a criterio del personal evaluador.
3.2.2.3. Identificación y descripción de la edificación
Fig. 3.10 Forma
Fig. 3.11. Ane
mato para la identificación de la edificación. Método Yugos
nexo: Uso o Propósito de las edificaciones. Método Yugosla oslavo.
Fig. 3.
3.2.2.4 Inspección y descrip La inspección y descripción definidas. Al igual que el Mé no estructurales, daños gener
Fig. 3.13. Formato de
3.12. Anexo: tipo de construcción. Método Yugoslavo.
ripción de los daños
ón de los daños se realiza mediante formatos y e Método del ATC-20, existen formatos para daños
erales y daños geotécnicos.
de inspección y descripción de daños estructurales. Método
y escalas previamente os estructurales, daños
Fig. 3.14 Formato de in
Fig. 3.15. Formato de inspe
3.2.2.5 Criterios para la cla
En el caso de los daños estru escalas de la siguiente maner
1. Ninguno (verde): Si revoque de paredes y
2. Ligero (verde): Fisur de paredes y techo. Distorsión, agrietami elementos estructural
inspección y descripción de daños no estructurales. Método
pección y descripción de daños generales y geotécnicos. Mé
lasificación del daño presentado
ructurales el manual del Método Yugoslavo defin era:
Sin daño visible en los elementos estructurales. P y techos. Se observan pocos daños en la construc
suras en revoque de paredes y techo. Grandes part . Importantes grietas o derrumbes parciales en miento y deterioro parcial con caída del techo de rales.
do Yugoslavo.
étodo Yugoslavo.
ine los rangos de las
. Posibles fisuras en el ucción.
3. Moderado (amarillo Fisuras grandes en el y muros. Derrumbe p caída del techo. 4. Fuerte (amarillo): G
del material. Grande aberturas de los elem elementos de concreto elementos constructiv 5. Severo (rojo): Los dislocados, con un n total o parcial.
3.2.2.6 Categorías para clas
Verde: Las construcc su capacidad sísmor utilizadas inmediatam
Amarillo: Las constr su capacidad sísmorr antes de ser reparada construcción y proteg
Rojo: Las construcci de derrumbe y su a vecinos o demoler e construcciones cercan tomarse luego de un reparación y reforzam
3.2.2.7 Recomendaciones y
Fig. 3.16. Reco
illo): Fisuras diagonales y de otro tipo, en par elementos estructurales de concreto reforzado co e parcial o total de chimeneas y áticos. Dislocaci
Grietas grandes con o sin separación de las pared des grietas con trituración del material de las lementos estructurales. Grietas grandes con pequ eto reforzado como columnas, vigas y muros. Peq tivos y de toda la construcción.
os elementos estructurales y sus uniones está número grande de ellos destruidos. La construc
lasificar a la edificación globalmente
cciones clasificadas en las categorías 1 y 2 no pre orresistente y no son peligrosas para las per amente o luego de reparaciones menores.
strucciones clasificadas en las categorías 3 y 4 tien orresistente. El acceso a las mismas es controlad da y reforzada. Es recomendable evaluar la neces teger edificios vecinos.
ciones clasificadas en la categoría no son segura acceso está prohibido. Es necesario proteger el edificio en forma urgente. En caso de edifi canas de la misma clasificación, la decisión para una evaluación desde el punto de vista económ amiento.
y medidas de seguridad especificadas
comendaciones posteriores a la evaluación. Método Yugosl
aredes con aberturas. como columnas, vigas ación, agrietamiento y
redes y con trituración las paredes entre las queña dislocación de equeña dislocación de
stán muy dañados y ucción presenta ruina
resentan reducción de personas. Pueden ser
ienen muy disminuida lado y no puede usar esidad de apuntalar la
ras. Presentan peligro r la calle y edificios ificios aislados o con ra su demolición debe mico del costo de su
3.3 MÉTODO JAPONÉS (1985)
3.3.1 Información general de la metodología
Después del terremoto de Miyagen-Oki se hizo evidente en Japón la importancia de contar con una metodología de evaluación e inspección de daños por sismo. En el año de 1981 se dio inició a un proyecto para la publicación de las “Guías para inspección de daños después de un sismo” (1985). Esta metodología pudo probarse en el sismo de Nihonkai-Chubu (1983) y Michoacán, México (1985). La evaluación tiene dos etapas: una evaluación inmediata del nivel de riesgo o habitabilidad y una evaluación del nivel de daño estructural y su clasificación.
El resultado de las dos evaluaciones hace posible emitir un dictamen sobre la necesidad de reparación, reforzamiento o demolición de la estructura. Las evaluaciones se realizan solamente para edificios con dos o tres pisos y más de un propietario. Las recomendaciones de reparación son sólo obligatorias si la seguridad de vecinos y transeúntes está comprometida.
El proceso de evaluación del método Japonés, se puede ejemplificar en el diagrama de flujo mostrado abajo:
3.3.2 Evaluación rápida
3.3.2.1 Objetivo de la evalu El objetivo de la evaluación que representan las estructu procede a la evaluación detal construcciones.
3.3.2.2 Profesionales y tiem El método Japonés indica q civiles y no especifica el tiem
3.3.2.3. Identificación y des La identificación y descri previamente establecido y qu
Fig. 3.18
luación
n rápida del método Japonés, es evaluar el nivel turas afectadas por el sismo. Una vez realizada tallada para obtener mayor información acerca del
mpo de evaluación requerido
que los inspectores deberán ser técnicos y pro empo estimado para realizar una evaluación.
escripción de la edificación
cripción del edificio evaluado se realiza me que se muestra a continuación:
8. Formato de descripción del edificio. Método Japonés
el de daño y el riesgo da esta evaluación se el posible daño de las
rofesionales en obras
3.3.2.4 Inspección y descrip La inspección de los daños inspeccionan las columnas e de muros estructurales.
Fig. 3.19. Formato d
ripción de los daños
os se hace mediante el formato que se muestra exteriores y los muros de carga en caso de que e
o de inspección e investigación de daños exteriores. Método
ra a continuación. Se el sistema sea a base
El formato de la página anterior sirve para inspeccionar el exterior del edificio. Para inspeccionar el interior del edificio existe un formato similar en el que se evalúan solamente las fallas en columnas interiores o muros interiores de carga y el peligro o riesgo de caída de objetos como instalaciones, muros divisorios, plafones, etc. Los criterios son los mismos al formato anterior.
3.3.2.5 Criterios para la clasificación del daño presentado
Los niveles de daño para cada elemento estructural van del I al V, con los siguientes criterios:
Nivel de daño Descripción del tipo de daño en elementos estructurales I Agrietamiento muy pequeño, no se distingue a simple vista
(ancho de grieta menor a 0.20mm)
II Agrietamiento distinguible a simple vista (ancho de grieta entre 0.2 y 1.0 mm)
III Aparecen grietas comparativamente grandes, en los casos extremos se presenta desprendimiento incipiente del
concreto (ancho de grieta entre 1.00 y 2.00mm). IV Aparición de gran cantidad de grietas anchas (ancho de
grietas mayor a 2.00 mm). Desprendimiento severo del recubrimiento de concreto y exposición del refuerzo
longitudinal.
V Pandeo del refuerzo longitudinal, aplastamiento del concreto del núcleo, a simple vista se aprecia deformación vertical en columnas o muros estructurales. Es característico observar fenómenos de asentamiento y/o desplome. En algunos casos se puede observar falla por tensión del refuerzo longitudinal.
Tabla 3.2. Clasificación del tipo de daño en elementos estructurales. Método Japonés.
Para determinar el nivel de riesgo estructural, el método presenta la siguiente tabla:
Nivel de riesgo Descripción
Peligro Cuando los resultados de los puntos a evaluar en la inspección describen más de uno con nivel C o más de dos con nivel B.
Precaución Cuando los resultados sobre cada uno de los puntos que se inspeccionan incluyen más de uno con nivel B; o cuando el nivel de daño estructural en algunos elementos se describió con nivel igual o mayor a III.
Seguro No se describen condiciones de inestabilidad estructural que clasifique el inmueble en nivel de “peligro” o “precaución”.
Para determinar el nivel de riesgo no estructural, el método presenta la siguiente tabla:
Nivel de riesgo Descripción
Peligro Cuando los resultados de las condiciones de los elementos no estructurales en la inspección describen más de uno con nivel C (con desplome o inclinación, el elemento que los sostiene se encuentra en estado de deterioro notable), o más de dos con nivel B (daño parcial en el elemento sustentante o el desplome es observable pero pequeño)
Precaución Cuando los resultados de la inspección de las condiciones de
elementos no estructurales incluyen más de uno con nivel B.
Seguro No se describen condiciones de inestabilidad de objetos y elementos no estructurales que clasifiquen en nivel de “peligro” o “precaución”.
Tabla 3.4. Niveles de riesgo no estructural. Método Japonés.
3.3.2.6 Categorías para clasificar a la edificación globalmente
Los niveles de riesgo implican lo siguiente:
• Peligro: se prohíbe el acceso al edificio en caso de que la estabilidad estructural sea
clasificada en este nivel. Para los edificios que fueron calificados con el nivel de peligro en lo referente a la condición de elementos no estructurales cercanos a las puertas de entrada, se prohíbe el acceso a los mismos. Para los edificios calificados en este nivel respecto a las condiciones de elementos no estructurales en zonas diferentes a las entradas, se prohíbe el acceso a dichas zonas.
• Precaución: los edificios clasificados en este nivel, ya sea en la totalidad de la
estructura o en forma parcial se permite el acceso a los mismos, siempre y cuando se tomen las precauciones pertinentes.
• Seguro: se permite el acceso a los edificios clasificados en este nivel ya sea en forma
total o parcial.
3.3.2.7 Recomendaciones y medidas de seguridad especificadas
3.3.3 Evaluación detallada.
3.3.3.1 Objetivo de la evaluación
El objetivo de la evaluación detallada en este método es determinar la necesidad de reparación o refuerzo de los elementos estructurales o de la estructura en su totalidad. El método especifica que esta evaluación debe ser realizada una semana después de ocurrido el sismo para disminuir la probabilidad de que se presenten réplicas una vez evaluado el edificio.
3.3.3.2 Profesionales y tiempo de evaluación requerido
La evaluación la debe realizar un ingeniero especialista en estructuras con un tiempo de evaluación que va de 2 a 8 horas por edificación.
3.3.3.3. Identificación y descripción de la edificación
El formato de identificación y descripción del edificio es el mismo que se utiliza en la evaluación rápida y que se muestra en la figura 3.18.
3.3.3.4 Inspección y descripción de los daños
El formato para inspección y descripción de daños en la evaluación detallada es el mismo que se muestra en la figura 3.19. Existe además un formato para evaluación interior del edificio. La forma en que se procesa y analiza la información recabada es lo que difiere entre la evaluación rápida y la detallada.
3.3.3.5 Criterios para la clasificación de la edificación
Para la evaluación de habitabilidad se deben inspeccionar los siguientes puntos, debiendo ser cada uno clasificado como A, B ó C dependiendo del daño o riesgo.
1. Riesgo estructural
• Asentamiento general.
• Inclinación o desplome general. • Daño estructural.
2. Riesgo no estructural
• Caida de objetos.
• Volcamiento de objetos.
