Modelo de exposición y mapa de vulnerabilidad del Distrito Metropolitano de Quito

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(1)!. ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL. MODELO DE EXPOSICIÓN Y MAPA DE VULNERABILIDAD DEL DISTRITO METROPOLITANO DE QUITO. PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERA CIVIL MENCIÓN ESTRUCTURAS. MERCY DAYANA CHICAIZA PUCHAICELA [email protected]. DIRECTOR: ING. DIEGO ANDRÉS SOSA CAIZA, MSc. [email protected]. Quito, Junio 2017.

(2) !!. DECLARACIÓN. Yo, Mercy Dayana Chicaiza Puchaicela declaro bajo juramento que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento. La. Escuela. Politécnica. Nacional,. puede. hacer. uso. de. los. derechos. correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la Normativa Institucional vigente.. MERCY DAYANA CHICAIZA PUCHAICELA.

(3) !!!. CERTIFICACIÓN. Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Mercy Dayana Chicaiza Puchaicela, bajo mi supervisión.. ING. DIEGO ANDRÉS SOSA CAIZA, MSc. DIRECTOR DEL PROYECTO.

(4) !,. AGRADECIMIENTOS. A mis papás, por todo el amor que me han dado, por sus enseñanzas, el buen ejemplo y el apoyo incondicional. Quiero agradecerles por haberme dado la oportunidad de cumplir mis metas y por haberme enseñado que todo lo bueno se consigue con honestidad y trabajo duro.. A toda mi familia por estar siempre unidos en buenos y malos momentos. Especialmente a mi tía Elvira por su preocupación y cuidado; a mi tío Alberto por el apoyo y la confianza; y a Carlitos por toda la ayuda desinteresada que nos ha brindado.. A mis amigas, Ángeles, Gaby, Lili, Taty, Ely y Belén, por la ayuda, la compañía y las risas que hemos compartido a lo largo de toda nuestra carrera.. Quiero agradecer a mi director y profesor, el ingeniero Diego Sosa por su ayuda y enseñanzas impartidas. Igualmente agradezco al ingeniero Carlos Ayala por su colaboración en el proyecto. A los dos por la confianza que me entregaron en la realización de este trabajo.. A todas las personas que estuvieron involucradas en el proyecto..

(5) ,. DEDICATORIA. A mis papás, ustedes son los pilares de mi vida y a los responsables de todo lo bueno que existe en ella.. A Isaac, tú eres la razón por la cual cada día trato de ser una mejor persona..

(6) ,!. CONTENIDO. DECLARACIÓN ..................................................................................................... II CERTIFICACIÓN .................................................................................................. III AGRADECIMIENTOS ........................................................................................... IV DEDICATORIA....................................................................................................... V CONTENIDO......................................................................................................... VI LISTA DE TABLAS................................................................................................ XI LISTA DE GRÁFICOS......................................................................................... XIII LISTA DE FIGURAS ............................................................................................XV LISTA DE FOTOGRAFÍAS.................................................................................XVII SIGLAS .............................................................................................................XVIII RESUMEN .........................................................................................................XXII ABSTRACT .......................................................................................................XXIII PRESENTACIÓN ............................................................................................. XXIV CAPÍTULO 1 .......................................................................................................... 1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 1 1.1. OBJETIVOS .............................................................................................. 3. 1.1.1. OBJETIVO GENERAL ........................................................................... 3. 1.1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.................................................................. 3. 1.2. JUSTIFICACIÓN ....................................................................................... 3. 1.3. DISTRITO METROPOLITANO DE QUITO................................................ 4. 1.3.1. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS. ............................................................. 5. 1.3.2. CLASIFICACIÓN DE SUELOS .............................................................. 6. 1.3.3. POBLACIÓN .......................................................................................... 7. 1.3.4. CRECIMIENTO URBANO...................................................................... 8. 1.4. NIVELES SOCIOECONÓMICOS EN QUITO. ......................................... 11. 1.5. AMENAZA SÍSMICA DE QUITO.............................................................. 14.

(7) ,!!. 1.6. LA EVALUACIÓN DEL RIESGO DE SUDAMÉRICA (SARA). ................. 17. 1.7. MODELO DE EXPOSICIÓN.................................................................... 18. 1.8. MAPA DE VULNERABILIDAD................................................................. 19. CAPÍTULO 2 ........................................................................................................ 20 RECOLECCIÓN Y TRATAMIENTO DE DATOS.................................................. 20 2.1. RECOLECCIÓN DE DATOS ................................................................... 20. 2.1.1. CANTIDAD DE EDIFICACIONES LEVANTADAS ............................... 20. 2.1.2. ELABORACIÓN DE LAS ENCUESTAS............................................... 22. 2.2 2.2.1. TRATAMIENTO DE DATOS.................................................................... 25 DUCTILIDAD ....................................................................................... 26. 2.3. RESULTADOS DE LOS LEVANTAMIENTOS ......................................... 27. 2.4. TIPOLOGÍA ESTRUCTURAL.................................................................. 38. 2.4.1 2.4.1.1. TIPOLOGÍAS DE HORMIGÓN ARMADO............................................ 42 Hormigón armado hecho en sitio con mampostería de relleno y. losas planas macizas o alivianadas, no dúctil. ..................................................... 42 2.4.1.2. Hormigón armado hecho en sitio con mampostería de relleno y. losas planas macizas o alivianadas, dúctil. .......................................................... 43 2.4.1.3. Hormigón armado hecho en sitio con sistema dual, pórticos y. muros, dúctil/no dúctil........................................................................................... 43 2.4.1.4. Hormigón armado hecho en sitio con postes y vigas, no dúctil. .... 44. 2.4.1.5. Hormigón armado hecho en sitio con sistema híbrido, no dúctil. .. 45. 2.4.1.6. Hormigón armado hecho en sitio con mampostería de relleno con. vigas descolgadas, dúctil/no dúctil. ...................................................................... 46 2.4.1.7. Hormigón armado hecho en sitio con sistema de muros portantes,. dúctil.................. ................................................................................................... 46 2.4.2 2.4.2.1. TIPOLOGÍAS DE MAPOSTERÍA ......................................................... 47 Mampostería no reforzada con paredes de bloque hueco de. cemento o ladrillo, no dúctil. ................................................................................. 47 2.4.2.2. Mampostería no reforzada con paredes de adobe, no dúctil......... 48. 2.4.2.3. Mampostería. no. reforzada. con. paredes. de. mampostería. desconocida, no dúctil. ......................................................................................... 49 2.4.3. TIPOLOGÍAS DE ACERO.................................................................... 50.

(8) ,!!!. 2.4.3.1 2.4.4 2.4.4.1 2.4.5 2.4.5.1. Acero ............................................................................................. 50 TIPOLOGÍAS DE MADERA ................................................................. 51 Madera .......................................................................................... 51 TIPOLOGÍAS DE TIERRA ................................................................... 51 Tierra ............................................................................................. 52. 2.5. CENSO DE POBLACIÓN Y VIVENDA 2010, INEC ................................. 52. 2.6. ZONAS HOMOGÉNEAS ......................................................................... 56. 2.6.1. PARÁMETROS.................................................................................... 57. 2.6.1.1. Uso Vigente................................................................................... 57. 2.6.1.2. Ocupación ..................................................................................... 57. 2.6.1.3. Número de pisos ........................................................................... 57. 2.6.1.4. Topografía (curvas de nivel).......................................................... 58. 2.6.2. METODOLOGÍA .................................................................................. 58. 2.6.3. ZONA 1 ................................................................................................ 64. 2.6.4. ZONA 2 ................................................................................................ 64. 2.6.5. ZONA 3 ................................................................................................ 65. 2.6.6. ZONA 4 ................................................................................................ 65. 2.6.7. ZONA 5 ................................................................................................ 65. 2.7 2.7.1. INSPECCIONES EN LAS ZONAS HOMOGÉNEAS ................................ 65 TIPOLOGÍAS ENCONTRADAS EN LAS ZONAS HOMOGÉNEAS ..... 67. CAPÍTULO 3 ........................................................................................................ 71 MODELO DE EXPOSICIÓN................................................................................. 71 3.1 3.1.1 3.2. MAPPING SCHEME................................................................................ 71 ELABORACIÓN DEL MAPPING SCHEME ......................................... 72 ENCUESTAS Y CENSO DE POBLACIÓN Y VIVIENDA 2010................. 76. 3.2.1. CÁLCULO DE NÚMERO DE VIVIENDAS POR TIPOLOGÍA .............. 78. 3.2.2. CÁLCULO DEL NÚMERO DE VIVIENDAS ......................................... 79. 3.2.3. RESULTADOS DEL PROGRAMA EN MATLAB.................................. 81. 3.3 3.3.1. COSTO DE REPOSICIÓN ...................................................................... 82 METODOLOGÍA DEL MUNICIPIO DE QUITO, ORDENANZA No.. 0093.......... ........................................................................................................... 82 3.3.2. COSTO SEGÚN OPINIÓN DE EXPERTO .......................................... 86.

(9) !.. 3.3.3 3.4. CÁLCULO DEL COSTO DE REPOSICIÓN ......................................... 86 RELACIÓN DE NÚMERO DE VIVIENDAS Y EDIFICACIONES .............. 89. 3.4.1. CÁLCULO DE NÚMERO DE VIVIENDAS POR EDIFICACIÓN .......... 90. 3.4.2. CÁLCULO DE LA RELACIÓN ENTRE NÚMERO DE VIVIENDAS Y. EDIFICACIONES ................................................................................................. 92 3.5 3.5.1. MODELO DE EXPOSICIÓN.................................................................... 94 RESULTADOS DE LOS MODELOS DE EXPOSICIÓN....................... 96. 3.5.1.1. Zona homogénea 1. ...................................................................... 97. 3.5.1.2. Zona homogénea 2. ...................................................................... 99. 3.5.1.3. Zona homogénea 3. .................................................................... 102. 3.5.1.4. Zona homogénea 4. .................................................................... 105. 3.5.1.5. Zona homogénea 5. .................................................................... 110. 3.5.2. RESULTADOS EN SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA. (SIG)................................................................................................................... 114 CAPÍTULO 4 ...................................................................................................... 119 VULNERABILIDAD ............................................................................................ 119 4.1. ESCALA MACROSÍSMICA EUROPEA (EMS98) .................................. 119. 4.2. VULNERABILIDAD ............................................................................... 119. 4.3. TABLA DE VULNERABILIDAD ............................................................. 120. 4.4. TIPOS DE ESTRUCTURAS Y SU VULNERABILIDAD.......................... 122. 4.4.1. DISEÑO SISMORESISTENTE (DSR) ............................................... 122. 4.4.2. REGULARIDAD ................................................................................. 124. 4.5. CLASIFICACIÓN. DE. VULNERABILIDAD. DE. LAS. TIPOLOGÍAS. ESTRUCTURALES ............................................................................................ 126 CAPÍTULO 5 ...................................................................................................... 132 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ..................................................... 132 5.1. CONCLUSIONES.................................................................................. 132. 5.2. RECOMENDACIONES ......................................................................... 136. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................... 137 ANEXOS ............................................................................................................ 142.

(10) .. ANEXO 1............................................................................................................ 143 DISTRIBUCIÓN DEL NÚMERO DE EDIFICACIONES POR TIPOLOGÍAS SEGÚN LA ALTURA PARA TODAS LAS INSPECCIONES DEL DMQ ............................ 143 ANEXOS 2 ......................................................................................................... 145 MAPAS DEL USO VIGENTE, NÚMERO DE PISOS Y TOPOGRAFÍA PARA LA ZONA URBANA DEL DMQ................................................................................. 145 USO VIGENTE................................................................................................... 146 NÚMERO DE PISOS ......................................................................................... 147 TOPOGRAFÍA.................................................................................................... 148 ANEXOS 3 ......................................................................................................... 149 MAPPING SCHEME DE LAS ZONAS HOMOGÉNEAS 2, 3, 4 Y 5 ..................... 149 MAPPING SCHEME ZONA 2............................................................................. 150 MAPPING SCHEME ZONA 3............................................................................. 152 MAPPING SCHEME ZONA 4............................................................................. 154 MAPPING SCHEME ZONA 5............................................................................. 156 ANEXOS 4 ......................................................................................................... 158 PROGRAMA PRINCIPAL Y SUBRUTINAS DE MATLAB PARA EL CÁLCULO DEL NÚMERO DE VIVIENDAS POR TIPOLOGÍA ESTRUCTURAL PARA LA ZONA HOMOGÉNEA 1................................................................................................. 158 ANEXOS 5 ......................................................................................................... 168 COSTO DE REPOSICIÓN POR. M2. PARA LAS TIPOLOGÍAS DE LAS ZONAS. HOMOGÉNEAS ................................................................................................. 168.

(11) .!. LISTA DE TABLAS TABLA 1. 1 EVOLUCIÓN DE LA POBLACIÓN DEL DMQ, CIUDAD DE QUITO Y ÁREAS SUBURBANAS 1950-2010. ...................................................................... 8 TABLA 1. 2 TABLA DE USO RESIDENCIAL Y MÚLTIPLE ................................. 11 TABLA 1. 3 DEFINICIÓN DE CLASES SOCIALES ............................................. 12 TABLA 1. 4 CLASES SOCIALES EN LOS CENSOS ........................................... 12 TABLA 2. 1 RESULTADOS DE LOS LEVANTAMIENTOS EN FORMATO CSV . 25 TABLA 2. 2 DISTRIBUCIÓN PORCENTUAL DE EDIFICACIONES POR NÚMERO DE PISO DE CADA TIPOLOGÍA ESTRUCTURAL .............................................. 41 TABLA 2. 3 NÚMERO DE EDIFICACIONES INSPECCIONADAS POR ZONA HOMOGÉNEA...................................................................................................... 67 TABLA 2. 4 NÚMERO DE EDIFICIOS POR TIPOLOGÍA SEGÚN EL NÚMERO DE PISOS DE LA ZONA 1. .................................................................................. 68 TABLA 2. 5 NÚMERO DE EDIFICIOS POR TIPOLOGÍA SEGÚN EL NÚMERO DE PISOS DE LA ZONA 2. .................................................................................. 69 TABLA 2. 6 NÚMERO DE EDIFICIOS POR TIPOLOGÍA SEGÚN EL NÚMERO DE PISOS DE LA ZONA 3. .................................................................................. 69 TABLA 2. 7 NÚMERO DE EDIFICIOS POR TIPOLOGÍA SEGÚN EL NÚMERO DE PISOS DE LA ZONA 4. .................................................................................. 70 TABLA 2. 8 NÚMERO DE EDIFICIOS POR TIPOLOGÍA SEGÚN EL NÚMERO DE PISOS DE LA ZONA 5. .................................................................................. 70 TABLA 3. 1 MAPPING SCHEME ZONA 1 – MATERIAL DE PISO Y PAREDES. 72 TABLA 3. 2 MAPPING SCHEME ZONA 1 – MATERIAL DE PISO, PAREDES Y TECHO................................................................................................................. 74 TABLA 3. 3 MAPPING SCHEME ZONA 1 – MATERIAL DE PISO, PAREDES, TECHO Y TIPO DE VIVIENDA. ........................................................................... 75 TABLA 3. 4 RESULTADOS DE UN SECTOR CENSAL DEL DMQ DEL CPV 2010. ............................................................................................................................. 77 TABLA 3. 5 NÚMERO DE VIVIENDAS POR COMBINACIÓN............................. 79 TABLA 3. 6 NÚMERO DE VIVIENDAS POR TIPOLOGÍA ................................... 79.

(12) .!!. TABLA 3. 7 MATRIZ DE RESULTADOS DE MATLAB PARA LA ZONA 1 .......... 81 TABLA 3. 8 TABLA DE ACABADOS EXTERIORES PARA LA DEFINICIÓN DE CATEGORÍAS DE ACABADOS EN LA CONSTRUCCIÓN.................................. 83 TABLA 3. 9 RANGOS PARA ESTABLECER LAS CATEGORÍAS DE ACABADOS SEGÚN LA SUMATORIA DE PESOS.................................................................. 84 TABLA 3. 10 VALOR UNITARIO DE CONSTRUCCIÓN POR M2 SEGÚN TIPO DE ESTRUCTURA, CONDICIÓN DE LA PROPIEDAD, RANGO DE PISOS Y ACABADOS. ........................................................................................................ 85 TABLA 3. 11 PORCENTAJE DE COSTOS DE OBRA GRIS Y ACABADOS SEGÚN EL NIVEL SOCIAL.................................................................................. 86 TABLA 3. 12 NIVEL SOCIOECONÓMICO DE CADA ZONA HOMOGÉNEA ...... 87 TABLA 3. 13 NÚMERO DE EDIFICACIONES INSPECCIONADAS POR PISO Y OCUPACIÓN........................................................................................................ 90 TABLA 3. 14 NÚMERO TOTAL DE VIVIENDAS POR PISO Y OCUPACIÓN ..... 92 TABLA 3. 15 RELACIÓN ENTRE EDIFICACIONES Y VIVIENDAS POR PISO .. 93 TABLA 3. 16 MODELO DE EXPOSICIÓN DE LA ZONA HOMOGÉNEA 1 ......... 95 TABLA 3. 17 ÁREA DE CONSTRUCCIÓN [m 2] Y COSTO DE REPOSICIÓN [USD] DE LA ZONA HOMOGÉNEA 1. ................................................................. 98 TABLA 3. 18 ÁREA DE CONSTRUCCIÓN [m 2] Y COSTO DE REPOSICIÓN [USD] DE LA ZONA HOMOGÉNEA 2. ............................................................... 101 TABLA 3. 19 ÁREA DE CONSTRUCCIÓN [m 2] Y COSTO DE REPOSICIÓN [USD] DE LA ZONA HOMOGÉNEA 3. ............................................................... 104 TABLA 3. 20 ÁREA DE CONSTRUCCIÓN [m 2] Y COSTO DE REPOSICIÓN [USD] DE LA ZONA HOMOGÉNEA 4. ............................................................... 109 TABLA 3. 21 ÁREA DE CONSTRUCCIÓN [m 2] Y COSTO DE REPOSICIÓN [USD] DE LA ZONA HOMOGÉNEA 5. ............................................................... 112 TABLA 4. 1 CLASIFICACIÓN DE NIVELES DE DSR ........................................ 123 TABLA 4. 2 NIVEL DE VULNERABILIDAD SEGÚN DSR.................................. 123 TABLA 4. 3 DISTRIBUCIÓN PORCENTUAL DE IRREGULARIDADES POR TIPOLOGÍA ESTRUCTURAL............................................................................. 125 TABLA 4. 4 CLASIFICACIÓN DE VULNERABILIDAD DE LAS TIPOLOGÍAS ESTRUCTURALES DEL DMQ........................................................................... 129.

(13) .!!!. LISTA DE GRÁFICOS GRÁFICO 2. 1 PORCENTAJE Y CANTIDAD DE EDIFICACIONES POR OCUPACIÓN........................................................................................................ 27 GRÁFICO 2. 2 PORCENTAJE Y CANTIDAD DE EDIFICACIONES POR ALTURA (PISOS) ................................................................................................................ 28 GRÁFICO 2. 3 PORCENTAJE Y CANTIDAD DE EDIFICACIONES POR TIPO DE MATERIAL DEL SRCL ......................................................................................... 29 GRÁFICO 2. 4 PORCENTAJE Y CANTIDAD DE EDIFICACIONES POR TIPO DE MATERIAL Y TECNOLOGÍA DEL SRCL ............................................................. 29 GRÁFICO 2. 5 PORCENTAJE Y CANTIDAD DE EDIFICACIONES POR IRREGULARIDADES ESTRUCTURALES HORIZONTALES .............................. 34 GRÁFICO 2. 6 PORCENTAJE Y CANTIDAD DE EDIFICACIONES POR IRREGULARIDADES ESTRUCTURALES VERTICALES.................................... 34 GRÁFICO 2. 7 PORCENTAJE Y CANTIDAD DE EDIFICACIONES POR MATERIAL DE PAREDES EXTERIORES DE LA ZONA URBANA DEL DMQ .... 35 GRÁFICO 2. 8 PORCENTAJE Y CANTIDAD DE EDIFICACIONES POR SISTEMA RESISTENTE A CARGAS LATERALES DE LA ZONA URBANA DEL DMQ ..................................................................................................................... 36 GRÁFICO 2. 9 PORCENTAJE Y CANTIDAD DE EDIFICACIONES POR SRCL DE LA ZONA NORTE DEL DMQ ......................................................................... 36 GRÁFICO 2. 10 PORCENTAJE Y CANTIDAD DE EDIFICACIONES POR SRCL DE LA ZONA CENTRO DEL DMQ....................................................................... 37 GRÁFICO 2. 11 PORCENTAJE Y CANTIDAD DE EDIFICACIONES POR SRCL DE LA ZONA SUR DEL DMQ .............................................................................. 37 GRÁFICO 2. 12 PORCENTAJE DE EDIFICACIONES POR TIPOLOGÍA ESTRUCTURAL................................................................................................... 41 GRÁFICO 2. 13 RESULTADOS DEL TIPO DE VIVIENDA DEL CPV 2010......... 54 GRÁFICO 2. 14 RESULTADOS DEL MATERIAL DE PAREDES EXTERIORES DEL CPV 2010 ..................................................................................................... 55 GRÁFICO 2. 15 RESULTADOS DEL MATERIAL DE PISO DEL CPV 2010 ....... 55 GRÁFICO 2. 16 RESULTADOS DEL MATERIAL DE TECHO DEL CPV 2010 ... 56.

(14) .!,. GRÁFICO 3. 1 NÚMERO DE VIVIENDAS DE LA ZONA HOMOGÉNEA 1.......... 97 GRÁFICO 3. 2 NÚMERO DE EDIFICACIONES DE LA ZONA HOMOGÉNEA 1..97 GRÁFICO 3. 3 NÚMERO DE OCUPANTES DE LA ZONA HOMOGÉNEA 1. ..... 98 GRÁFICO 3. 4 COSTO DE REPOSICIÓN DE LA ZONA HOMOGÉNEA 1. ........ 99 GRÁFICO 3. 5 NÚMERO DE VIVIENDAS DE LA ZONA HOMOGÉNEA 2. ........ 99 GRÁFICO 3. 6 NÚMERO DE EDIFICACIONES DE LA ZONA HOMOGÉNEA 2. ........................................................................................................................... 100 GRÁFICO 3. 7 NÚMERO DE OCUPANTES DE LA ZONA HOMOGÉNEA 2. ... 100 GRÁFICO 3. 8 COSTO DE REPOSICIÓN DE LA ZONA HOMOGÉNEA 2. ...... 101 GRÁFICO 3. 9 NÚMERO DE VIVIENDAS DE LA ZONA HOMOGÉNEA 3. ...... 102 GRÁFICO 3. 10 NÚMERO DE EDIFICACIONES DE LA ZONA HOMOGÉNEA 3. ........................................................................................................................... 103 GRÁFICO 3. 11 NÚMERO DE OCUPANTES DE LA ZONA HOMOGÉNEA 3. . 103 GRÁFICO 3. 12 COSTO DE REPOSICIÓN DE LA ZONA HOMOGÉNEA 3. .... 104 GRÁFICO 3. 13 NÚMERO DE VIVIENDAS DE LA ZONA HOMOGÉNEA 4. .... 106 GRÁFICO 3. 14 NÚMERO DE EDIFICACIONES DE LA ZONA HOMOGÉNEA 4. ........................................................................................................................... 107 GRÁFICO 3. 15 NÚMERO DE OCUPANTES DE LA ZONA HOMOGÉNEA 4. . 108 GRÁFICO 3. 16 COSTO DE REPOSICIÓN DE LA ZONA HOMOGÉNEA 4. .... 110 GRÁFICO 3. 17 NÚMERO DE VIVIENDAS DE LA ZONA HOMOGÉNEA 5. .... 111 GRÁFICO 3. 18 NÚMERO DE EDIFICACIONES DE LA ZONA HOMOGÉNEA 5. ........................................................................................................................... 111 GRÁFICO 3. 19 NÚMERO DE OCUPANTES DE LA ZONA HOMOGÉNEA 5. . 112 GRÁFICO 3. 20 COSTO DE REPOSICIÓN DE LA ZONA HOMOGÉNEA 5. .... 113 GRÁFICO 3. 21 ÁREA DE CONSTRUCCIÓN DE LAS ZONAS HOMOGÉNEAS. ........................................................................................................................... 113 GRÁFICO 3. 22 COSTO DE REPOSICIÓN DE LAS ZONAS HOMOGÉNEAS. 114 GRÁFICO 4. 1 DISTRIBUCIÓN PORCENTUAL DE LA VULNERABILIDAD EN LAS EDIFICACIONES........................................................................................ 131.

(15) .,. LISTA DE FIGURAS FIGURA 1. 1 PARROQUIAS URBANAS DEL DMQ .............................................. 5 FIGURA 1. 2 CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS ................................................. 6 FIGURA 1. 3 MAPAS DE LOS ÍNDICES DIFUSOS DE 2010. ............................. 13 FIGURA 1. 4 INTENSIDADES EN QUITO POR SISMO DE LA COSTA ............. 15 FIGURA 1. 5 INTENSIDADES EN QUITO POR EL SISMO CONTINENTAL ...... 16 FIGURA 1. 6 INTENSIDADES EN QUITO POR EL SISMO LOCAL .................... 17 FIGURA 1. 7 DISTRIBUCIÓN DE LOS TIPOS DE CONSTRUCCIÓN ................ 19 FIGURA 2. 1 CAPTURAS DE PANTALLA DE LA APLICACIÓN IDCT DO SURVEY............................................................................................................... 22 FIGURA 2. 2 DISTRIBUCIÓN DE LOS LEVANTAMIENTOS REALIZADOS EN EL DMQ. .................................................................................................................... 24 FIGURA 2. 3 EDIFICIO CON TORSIÓN EN PLANTA ......................................... 30 FIGURA 2. 4 EDIFICIO CON ESQUINA REENTRANTE ..................................... 31 FIGURA 2. 5 EDIFICACIONES CON OTRO TIPO DE IRREGULARIDAD EN PLANTA ............................................................................................................... 31 FIGURA 2. 6 EDIFICACIONES CON PISO BLANDO.......................................... 32 FIGURA 2. 7 EDIFICACIÓN CON CAMBIOS BRUSCOS EN EL PERFIL DE ELEVACIÓN......................................................................................................... 32 FIGURA 2. 8 EJEMPLOS DE COLUMNA CORTA .............................................. 33 FIGURA 2. 9 EJEMPLOS DE EDIFICACIONES CON MARTILLEO .................... 33 FIGURA 2. 10 CLASIFICACIÓN DEL SUELO Y PARROQUIAS URBANAS ....... 59 FIGURA 2. 11 COMBINACIÓN DE NÚMERO DE PISOS Y USO VIGENTE PUOS ................................................................................................................... 61 FIGURA 2. 12 SUPERPOSICIÓN CURVAS DE NIVEL, OCUPACIÓN, USO VIGENTE Y ALTURA ........................................................................................... 62 FIGURA 2. 13 ZONAS HOMOGÉNEAS .............................................................. 63 FIGURA 2. 14 DISTRIBUCIÓN DE EDIFICACIONES INSPECCIONADAS EN LA ZONA URBANA DEL DMQ .................................................................................. 66.

(16) .,!. FIGURA 3. 1 DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROGRAMA EN MATLAB PARA EL CÁLCULO DE VIVIENDAS POR TIPOLOGÍA ESTRUCTURAL .......................... 80 FIGURA 3. 2 DISTRIBUCIÓN DEL NÚMERO DE VIVIENDAS EN EL DMQ..... 115 FIGURA 3. 3 DISTRIBUCIÓN DEL NÚMERO DE EDIFICACIONES DEL DMQ. ........................................................................................................................... 116 FIGURA 3. 4 DISTRIBUCIÓN DEL NÚMERO DE HABITANTES EN EL DMQ . 117 FIGURA 3. 5 DISTRIBUCIÓN DEL COSTO DE REPOSICIÓN EN EL DMQ..... 118 FIGURA 4. 1 TABLA DE VULNERABILIDAD (EMS98)...................................... 121 FIGURA 4. 2 MAPA DE VULNERABILIDAD DEL DMQ..................................... 130.

(17) .,!!. LISTA DE FOTOGRAFÍAS FOTOGRAFÍA 2. 1 ESTRUCTURA DE HORMIGÓN ARMADO HECHO EN SITIO CON MAMPOSTERÍA DE RELLENO Y LOSAS PLANAS, NO DÚCTIL.............. 42 FOTOGRAFÍA 2. 2 ESTRUCTURA DE HORMIGÓN ARMADO HECHO EN SITIO CON MAMPOSTERÍA DE RELLENO Y LOSAS PLANAS, DÚCTIL. ................... 43 FOTOGRAFÍA 2. 3 ESTRUCTURA DE HORMIGÓN ARMADO HECHO EN SITIO CON SISTEMA DUAL, PÓRTICO-MURO, DÚCTIL............................................. 44 FOTOGRAFÍA 2. 4 ESTRUCTURA DE HORMIGÓN ARMADO HECHO EN SITIO CON SISTEMA DE POSTES Y VIGAS, NO DÚCTIL........................................... 45 FOTOGRAFÍA 2. 5 ESTRUCTURA DE HORMIGÓN ARMADO HECHO EN SITIO CON SISTEMA HÍBRIDO, NO DÚCTIL. .............................................................. 45 FOTOGRAFÍA 2. 6 ESTRUCTURA DE HORMIGÓN ARMADO HECHO EN SITIO CON MAMPOSTERÍA DE RELLENO CON VIGAS DESCOLGADAS. ................ 46 FOTOGRAFÍA 2. 7 ESTRUCTURA DE HORMIGÓN ARMADO HECHO EN SITIO CON SISTEMA DE MUROS PORTANTES.......................................................... 47 FOTOGRAFÍA 2. 8 ESTRUCTURA DE BLOQUE DE CEMENTO CON SISTEMA DE MUROS, NO DÚCTIL..................................................................................... 48 FOTOGRAFÍA 2. 9 ESTRUCTURA DE ADOBE CON SISTEMA DE MUROS, NO DÚCTIL. ............................................................................................................... 49 FOTOGRAFÍA 2. 10 ESTRUCTURA DE MAMPOSTERÍA DESCONOCIDA CON SISTEMA DE MUROS, NO DÚCTIL. ................................................................... 49 FOTOGRAFÍA 2. 11 ESTRUCTURA DE ACERO. .............................................. 50 FOTOGRAFÍA 2. 12 ESTRUCTURA DE MADERA. ........................................... 51 FOTOGRAFÍA 2. 13 ESTRUCTURA DE TIERRA............................................... 52.

(18) .,!!!. SIGLAS ADO: Adobe – Adobe. AGR: Agriculture – Agricultura. ASS: Assembly – Asamblea. CBH: Concrete Blocks, Hollow – Bloques huecos de concreto. CHV: Change in vertical structure – Cambio en la estructura vertical. CIP: Cast in Place – Elaborado en sitio. CLBRS: Fired clay solid bricks – Ladrillos sólidos de arcilla cocida. COM: Commercial and public – Comercial y público. C99: Concrete, Unknown reinforcement – Concreto, reforzamiento desconocido. CR: Concrete, reinforced – Concreto reforzado. CRW: Cripple wall – Pared corta. CT99: Unknown concrete technology – Concreto, tecnología desconocida. CU: Concrete Unreinforced – Concreto no reforzado. DNO: Non Ductile – No dúctil. DUC: Ductile – Dúctil. E99: Earth, Unknown reinforcement – Tierra, reforzamiento desconocido. EDU: Education – Educación. ET99: Unknown earth technology – Tierra, tecnología desconocida. EU: Earth Unreinforced – Tierra no reforzada. EW99: Unknown material of exterior walls – Material desconocido de paredes exteriores. EWC: Concrete exterior walls – Paredes exteriores de hormigón..

(19) .!.. EWCB: Cement-based boards for exterior walls – Paredes exteriores de paneles de asbesto o fibrocemento. EWE: Earthen exterior walls – Paredes exteriores de tierra. EWG: Glass exterior walls – Paredes exteriores de vidrio. EWMA: Masonry exterior walls – Paredes exteriores de mampostería. EWME: Metal exterior walls – Paredes exteriores de metal. EWO: Material of exterior walls, other – Otro material de paredes exteriores. EWPL: Plastic / vinyl exterior walls, various – Paredes exteriores de plástico/vinil. EWSL: Stucco finish on light framing for exterior walls – Paredes exteriores de material liviano con terminado de estuco. EWV: Vegetative exterior walls – Paredes exteriores vegetativos. EWW: Wooden exterior walls – Paredes exteriores de madera. GOV: Government – Uso Gubernamental. IND: Industrial – Industrial. IRHO: Other plan irregularity – Otra irregularidad en planta. IRN: No irregularity – Sin irregularidades. IRVO: Other vertical irregularity – Otra irregularidad vertical. L99: Unknown lateral load-resisting system - Sistema resistente ante cargas laterales desconocido. LDUAL: Dual frame-wall system – Sistema dual de pórticos y muros de corte. LFINF: Infilled frame – Sistema de pórticos rellenos con paredes de mampostería. LFLS: Flat slab/plate or waffle slab - Sistema sin paredes con losa plana alivianada o maciza. LFLSINF: Infilled flat slab/plate or infilled waffle slab – Sistema relleno con paredes de mampostería con losa plana alivianada o maciza..

(20) ... LFM: Frame moment - Sistema de pórticos sin mampostería de relleno. LH: Hybrid lateral load-resisting system – Sistema resistente ante cargas laterales híbrido. LN: No lateral load-resisting system – Sin sistema resistente ante cargas laterales. LO: Other lateral load-resisting system – Otro sistema resistente ante cargas laterales. LPB: Post and beam – Postes y vigas. LWAL: Wall – Sistema resistente de muros. M99:. Masonry,. unknown. reinforcement. –. Mampostería,. reforzamiento. desconocido MAT99: Unknown Material – Material desconocido. MCF: Masonry, confined – Mampostería confinada. MIX: Mix use – Uso mixto. MUN99: Masonry Unit unknown – Mampostería, unidad desconocida. MUR: Masonry Unreinforced – Mampostería no reforzada. OC99: Unknown Occupancy Type – Ocupación desconocida. OCO: Other Occupancy Type – Otro tipo de ocupación. POP: Pounding Potential – Martilleo. REC: Re-entrant corner – Esquina reentrante. RES: Residential – Residencial. S: Steel – Acero. S99: Steel, Unknown – Acero, desconocido. SET: Setback – Cambio brusco en el perfil de elevación. SHC: Short Column – Columna corta. SOS: Soft Storey – Piso blando..

(21) ..!. SRCL: Sistema resistente a cargas laterales TOR: Torsion eccentricity – Torsión en planta. W: Wood – Madera. W99: Wood, unknown – Madera, desconocida..

(22) ..!!. RESUMEN En el presente trabajo se realiza un análisis de vulnerabilidad sísmica, el cual se compone de un modelo de exposición y un mapa de vulnerabilidad de las construcciones existentes en la zona urbana del Distrito Metropolitano de Quito. Para la elaboración del modelo se aplicó la metodología desarrollada por la fundación Global Earthquake Model (GEM foundation) dentro del marco del proyecto South America Risk Assessment (SARA). Con esta investigación se busca obtener resultados que sean útiles para la identificación de zonas vulnerables y sus diferentes niveles de vulnerabilidad ante un terremoto, ya que la construcción para viviendas en la ciudad está hecha en su mayoría de manera informal. El modelo de exposición contiene un catálogo de las tipologías estructurales, con sus características constructivas y estructurales, encontradas en la ciudad a partir de los levantamientos visuales realizadas a diez mil edificaciones residenciales; y además la cantidad de edificaciones totales, obtenida mediante la correlación con el número de viviendas existentes, según el último censo de población y vivienda realizada por el INEC en el 2010. Se encontraron 17 tipologías estructurales en las que predominan los pórticos de hormigón armado con mampostería de relleno; en su mayoría las viviendas tienen una altura de entre 1 a 3 pisos. Además, el modelo contiene el costo de reposición por m2. El valor total del costo de reposición obtenido es de 57 579 millones de dólares correspondientes a un área de construcción total de la zona urbana del DMQ de 137 km2. Finalmente, se propone una clasificación de vulnerabilidad para las tipologías estructurales de la ciudad, según la Tabla de Vulnerabilidad propuesta por la Escala Macrosísmica Europea y se presenta en un mapa la distribución de las clases a lo largo de la urbe. La que la clase predominante es la vulnerabilidad B con una presencia del 65%..

(23) ..!!!. ABSTRACT In this project a seismic vulnerability analysis is performed which is composed of an exposure model and a vulnerability map of the existing buildings in the urban area of the Metropolitan District of Quito. For the elaboration of the model, the methodology developed by the GEM Foundation within the framework of the South America Risk Assessment project was applied. This research seeks to obtain results that are useful for the identification of vulnerable zones and their different levels of vulnerability to an earthquake, since housing construction in the city is mostly done informally. The exposure model contains a catalog of structural typologies, with their structural characteristics, found in the city from the visual inspection carried out on ten thousand residential buildings. It was also found the amount of total buildings, obtained by correlation with the number of dwellings existing according to the last census of population and housing realized by the INEC in 2010. It was found 17 structural typologies in which reinforced concrete frames with masonry of filling prevail. The mayority of the dwellings have a height of between 1 to 3 floors. In addition, the model contains the cost of replacement per m2. The total value of the replacement cost obtained is 57 579 million dollars corresponding to a total construction area of the DMQ urban area of 137 km2. Finally, a vulnerability classification is proposed for the structural typologies of the city, according to the Vulnerability Table proposed by the European Macroseismic Scale and, the distribution of classes throughout the city is presented on a map. The predominant class is vulnerability B with a presence of 65%..

(24) ..!,. PRESENTACIÓN La presente tesis está compuesta por cinco capítulos en los que se describe la metodología utilizada para la elaboración del Modelo de Exposición de la ciudad de Quito, utilizando la información de la inspección visual realizada a diez mil edificaciones residenciales de la zona urbana del DMQ, de la cual se identificaron las tipologías estructurales presentes en la ciudad, y se las describe utilizando la taxonomía propuesta por GEM. Además se utilizaron los resultados del censo de Población y Vivienda de 2010 y el Plan de Uso y Ocupación de Suelo, para correlacionarlos con los datos de las encuestas. Se calculó también el costo de reposición por m2 de cada tipología encontrada en la urbe, se elaboró un mapa de. vulnerabilidad. de. la. ciudad. y,. se. realizaron. las. conclusiones. y. recomendaciones correspondientes al trabajo realizado. En el capítulo 1 se hace una introducción y una descripción de las principales características del DMQ y los antecedentes de este proyecto como parte del proyecto SARA. En el capítulo 2 se describe los procesos, las herramientas y las metodologías utilizadas para la obtención y manejo de la información utilizada para la elaboración del modelo de exposición. Además, se presentan los resultados de las encuestas. En el capítulo 3 se definen a los elementos que componen el modelo y, se desarrolla la metodología utilizada para generar el modelo de exposición. Se presenta el modelo y los resultados por zona homogénea. En el capítulo 4 se presenta y describe a la Tabla de Vulnerabilidad de la EMS, la clasificación para las tipologías estructurales y el mapa de Quito con la distribución de la vulnerabilidad. Finalmente, en el capítulo 5 se exponen las conclusiones y recomendaciones de la investigación..

(25) CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN. Ecuador es un territorio tectónicamente activo, perteneciente a la región denominada como Cinturón de Fuego del Pacífico en donde se libera el 85% de la energía sísmica que libera el planeta. La fuente de generación de sismos tectónicos es la interacción de la placa Sudamericana y la de Nazca, que forman una zona de subducción frente a las costas, además también existen varias fallas geológicas dentro del territorio, por lo que ha sido considerado como una de las zonas con más alto peligro sísmico. (Yépez, 2002). Quito es una de las ciudades con mayor amenaza sísmico del Ecuador, pues, se encuentra ubicada sobre el sistema de fallas de Quito, que se lo distingue como una serie de colinas alineadas de una longitud estimada de 45 km, que empiezan en el sector de Tambillo y continúan hacia el norte con las lomas de Puengasí, Ilumbisí, El Batán, La Bota, Bellavista y Catequilla. Se estima que de haber un sismo éste podría ser de una magnitud 6 o 6.5 (Rivadeneira, y otros, 2007) y, produciría intensidades superiores a los VIII grados en la Escala MedvedevSponheuer-Karnik (MSK) (Hibsch, Alvarado, Yepes, Sébrier, & Pérez, 1996).. Pero no solo el sistema de fallas de Quito es una fuente de gran peligro para la ciudad, también los sismos que han sucedido en la zona costera representan una amenaza para la capital, como se pudo constatar el pasado 16 de abril de 2016, cuando un sismo de magnitud (mw) 7.8 se produjo frente a Pedernales, provincia de Manabí, el cual fue el resultado del desplazamiento de las placas de Nazca y Sudamericana..

(26) . Según informes del Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional, los mayores daños en estructuras se produjeron en las provincias de Manabí, Esmeraldas, Guayas y Santo Domingo de los Tsáchilas; y en general en las provincias de la Sierra, la intensidad máxima fue de 4 grados en la Escala Macrosísmica Europea (IG EPN, 2016).. Según la Secretaría de Territorio, Hábitat y Vivienda del DMQ, para el período 2001-2008 existían 356 barrios legalizados y 357 asentamientos informales, lo cual refleja que numerosas edificaciones están por fuera del control adecuado en diseño y construcción. (Municipio del Distrito Metropolitano de Quito, 2011). Plan Metropolitano de Desarrollo y Ordenamiento Territorial del Distrito Metropolitano de Quito 2015, menciona que si bien no existe un estudio que cuantifique el número de construcciones informales se estima que el 60% o más de las construcciones de la ciudad pertenecen a este grupo.. Además, un gran porcentaje de las edificaciones de la ciudad de Quito son o fueron construidas de manera deficiente y sin control de calidad a causa de las dificultades en los procesos de licenciamiento para la construcción, del escaso control en el proceso de construcción y la calidad de materiales, etc. Esto genera que su vulnerabilidad ante eventos naturales es más alta.. El riesgo tiene como componentes la amenaza o peligro y la vulnerabilidad, y como se ha expuesto anteriormente en Quito se pueden encontrar estos dos elementos para un posible evento sísmico de gran magnitud, es por esto que es necesario identificar las zonas de mayor vulnerabilidad, identificar las estructuras existentes en ellas y las pérdidas que estas generarían de darse este fenómeno..

(27) . 1.1. OBJETIVOS. 1.1.1 OBJETIVO GENERAL. Elaborar un mapa de la ciudad de Quito definiendo las zonas y niveles de vulnerabilidad. sísmica. de. las. edificaciones,. según. sus. características. estructurales.. 1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS. •. Identificar las tipologías constructivas más representativas en Quito, a partir de la información estructural y constructiva de un levantamiento en campo de diez mil estructuras de la ciudad.. •. Definir el costo de reposición de las edificaciones residenciales.. •. Asignar una intensidad de vulnerabilidad a cada tipología constructiva.. 1.2 JUSTIFICACIÓN La presente propuesta de investigación surge de la importancia de conocer e identificar las edificaciones típicas de la ciudad de Quito más vulnerables ante un terremoto, pues, el peligro sísmico de la urbe es alto, y la falta de control en las construcciones han hecho que la cantidad de construcciones informales sea cada vez mayor.. Además, esta investigación tiene la premisa de obtener resultados que sean útiles para la identificación de zonas vulnerables y sus diferentes niveles de vulnerabilidad ante un terremoto..

(28) . De los resultados de los levantamientos visuales y del Censo de Población y Vivienda de 2010 (CPV 2010) del Instituto Nacional de Estadísticas y Censo (INEC), se espera proveer una base de datos e información que permitan crear planes de mitigación de riesgo de pérdidas humanas y económicas.. 1.3 DISTRITO METROPOLITANO DE QUITO Quito es la capital política-administrativa del país, por lo que tiene una gran importancia geopolítica para el Ecuador. Asimismo, el patrimonio físico que posee es muy valioso, pues es Patrimonio Cultural de la Humanidad desde 1978.. En 1993 fue reconocido como Distrito Metropolitano, y desde entonces su administración dividió a la urbe en ocho administraciones zonales, las cuales contienen a treinta y dos parroquias urbanas y treinta y tres rurales. (Plan de Desarrollo 2012-2022, 2011).. El Distrito Metropolitano de Quito tiene una superficie de 4235.2 km2 y su población representa el 15.5% del total nacional. En la figura 1.1 se muestra la división del Distrito en parroquias urbanas..

(29) . FIGURA 1. 1 PARROQUIAS URBANAS DEL DMQ. FUENTE: Censo de Población y Vivienda 2010, INEC. ELABORADO POR: Mercy Chicaiza.. 1.3.1 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS.. Quito tiene una altura promedio de 2800 m.s.n.m., con una temperatura promedio de 14 °C. Dentro de la ciudad fluyen algunos ríos importantes como: Guayllabamba, Machángara, Monjas, Pita y San Pedro.. En términos generales el territorio de la urbe presenta un relieve irregular; se encuentra en un estrecho valle montañoso, lo que ha obligado que el crecimiento se haga mayormente en sentido longitudinal, aunque en los últimos años se ha evidenciado un crecimiento notable de asentamientos en las laderas de las.

(30) . montañas, a pesar de las limitaciones físicas. (Murray, 1998) (Municipio del Distrito Metropolitano de Quito, 2011).. 1.3.2 CLASIFICACIÓN DE SUELOS. En el estudio realizado por Valverde et al. (2002) se clasifica a los suelos de Quito según los perfiles de suelo definidos por el CEC 2000, el cual tiene 4 perfiles que van desde el S1 al S4. De acuerdo a este estudio la ciudad solo tiene los tipos S1, S2 y S3, como se muestra en la figura 1.2.. FIGURA 1. 2 CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS. FUENTE: Microzonificación sísmica de los suelos del Distrito Metropolitano de Quito, 2002..

(31) . El perfil S1 corresponde a roca o suelo firme. A este grupo pertenecen las rocas o suelos endurecidos con velocidades de onda de corte similares a la de una roca. Se incluyen los siguientes tipos de suelo: roca sana o parcialmente alterada; gravas arenosas, limosas o arcillosas, densas y secas; suelos cohesivos duros con resistencia al corte mayor a 1 kg/cm2; suelos y depósitos volcánicos firmemente cementados, tobas y conglomerados.. El perfil S2 corresponde a los suelos intermedios. Suelos con características intermedias o que no se ajusten a las condiciones de los perfiles de los suelos tipo S1 y S3.. El perfil S3 corresponde a suelos blandos. En este grupo se incluyen los suelos cohesivos blandos, semiblandos, duros y muy duros.. En general se puede decir que los suelos de Quito son buenos, ya que se asientan sobre una Cangahua, que es un tipo de suelo muy resistente y apto para la construcción. Solamente en sur de la ciudad, en el sector de Turubamba los suelos son tienen poca resistencia a la compresión (Aguiar, 2011).. 1.3.3 POBLACIÓN. El DMQ no solo es diverso en sus aspectos físicos y geográficos, sino también en la población que alberga, pues el 35% de los habitantes provienen de otros lugares del país. La población urbana y rural representan el 72% y el 28% del total del Distrito Metropolitano, respectivamente.. Desde el año 1950, la población del Distrito Metropolitano se ha multiplicado siete veces hasta alcanzar 2.239.191 habitantes en el año 2010, que representa el.

(32) . 15,5% de la población nacional y el 86,9% de la provincia de Pichincha. (Plan Metropolitano de Ordenamiento Territorial 2012-2022, 2011).. TABLA 1. 1 EVOLUCIÓN DE LA POBLACIÓN DEL DMQ, CIUDAD DE QUITO Y ÁREAS SUBURBANAS 1950-2010. Población. Tasa de Crecimiento Anual %. Año. DMQ. Quito. 1950. 319.221. 209.932. Parroquias rurales 109.289. Periodo. DMQ. Quito. Parroquias rurales. 1962. 510.286. 354.746. 1974. 782.651. 599.828. 155.540. 1950-1962. 3.92. 4.38. 2.98. 182.843. 1962-1974. 3.71. 4.56. 1.36. 1982. 1’116.035. 1990. 1’409.845. 922.556. 193.479. 1974-1982. 4.19. 4.34. 0.71. 1’100.847. 258.439. 1982-1990. 2.92. 2.99. 3.68. 2001. 1’893.641. 2010. 2’239.191. 1’449.349. 444.292. 1990-2001. 2.68. 2.46. 4.68. 1’619.146. 620.045. 2001-2010. 2.17. 1.5. 4.1. Fuente: INEC. Censos de Población y Vivienda. Años 1950 – 2010.. En la tabla 1.1 se muestra la evolución de la población de Quito entre los años 1950 y 2010, en la que se observa que la tasa de crecimiento ha ido reduciéndose en Quito y aumentando en las parroquias rurales.. Las proyecciones para el año 2022 muestran que la tendencia de crecimiento será mayor en las parroquias de Quitumbe, Solanda, Puengasí, La Argelia, Guamaní y Turubamba en el sur y el Condado, Calderón, Cochapamba y San Isidro del Inca en el norte.. 1.3.4 CRECIMIENTO URBANO. Desde 1942 se han planteado, por parte de las administraciones de turno, varias propuestas de planificación urbana, en las cuales se determinaron muchos aspectos morfológicos, sociales y económicos de la ciudad. Se desarrolló un reglamento. de. zonificación. que. establece. usos. específicos. del. suelo,. dimensiones, retiros y alturas de edificaciones. También se definió una guía de.

(33) . uso de suelo y edificación: residencial, equipamiento de ciudad y vecinal, industrial, área verde y usos mixtos.. De acuerdo al Municipio del Distrito Metropolitano de Quito, el desarrollo urbano de la ciudad se enfoca en tres principales características: funcionalidad, reglamentos y morfología.. En lo funcional: − Crecimiento expansivo de la ciudad que ha producido procesos de subutilización de estructuras y desarticulación de la ciudad con las poblaciones periféricas. − Conformación de una centralidad indefinida, disgregada y desarticulada. − Localización y consolidación de equipamientos al nivel de la ciudad: universidades, centro de gobierno, hospitales, terminales de transporte y parques urbanos.. En lo reglamentario y morfológico: − Consolidación de recursos patrimoniales, del Centro Histórico y ampliación de conservación patrimonial a Centros Menores y edificios singulares. − La asignación de uso por zonas, ha generado la congelación de grandes extensiones de suelo y la pérdida de la calidad de sectores urbanos por definición de usos no compatibles con estructuras ya existentes. − Una dinámica inmobiliaria que ha desencadenado procesos de renovación urbana que han roto el equilibrio tipo-morfológico de la ciudad.. A partir de estos puntos planteados por el municipio y tomando algunos resoluciones de anteriores planificaciones urbanas, se crea el Plan de Uso y Ocupación del Suelo (PUOS) que determina, entre otros elementos, los.

(34) coeficientes y forma de ocupación del suelo, así como el fraccionamiento, el volumen y altura de edificaciones en el Distrito Metropolitano de Quito.. En Quito se definen tres tipos de suelo: urbano, urbanizable y no urbanizable. El suelo urbano es el que tiene redes públicas de servicio e infraestructura, vías, y ordenamiento urbanístico. El suelo urbanizable es aquel que puede ser incorporado al proceso urbanizador de la ciudad, mientras que el suelo no urbanizable es aquel que por sus características naturales, ambientales, de paisaje, turísticas, históricas, culturales y su valor productivo no pueden ser urbanizadas.. También el PUOS define los siguientes tipos de uso del suelo: Residencial 1, 2 y 3; Múltiple, Industrial 1, 2, 3 y 4; Equipamiento: Agrícola, Agrícola Residencial; Protección Ecológica; Preservación Patrimonial y Aprovechamiento de Recursos Naturales.. Para la elaboración del modelo de exposición se tomó en cuenta solamente los levantamientos cuyas edificaciones corresponden a uso residencial y mixto; a continuación se describen los tipos de uso residencial y múltiple definidos en el PUOS.. El uso Residencial corresponde al suelo destinado a vivienda exclusivamente o combinado con otros usos de acuerdo a las siguientes categorías: Residencial 1: baja densidad, Residencial 2: mediana densidad y Residencial 3: alta densidad.. El uso Múltiple es aquel en el que pueden coexistir residencial, comercio, industria de bajo y mediano impacto, artesanía y servicios especificados en la tabla..

(35) TABLA 1. 2 TABLA DE USO RESIDENCIAL Y MÚLTIPLE USO. Residencial. SIMB.. R. TIPOLOGÍA. SIMB.. ESTABLECIMIENTOS. Residencial. R1. Viviendas con otros usos de barrio. Residencial. R2. Viviendas con usos sectoriales predominantes. Residencial. R3. Viviendas con usos zonales condicionados.. Múltiple. RM. Usos diversos de carácter zonal y de ciudad compatibles.. FUENTE: Municipio del DMQ, Ordenanza de zonificación No. 0008, 2002.. La altura de edificación es asignada en correspondencia a la combinación de todos los elementos definidos en el PUOS, y por lo general las zonas definidas como de uso múltiple adquieren mayor altura para sus edificaciones.. Según Vargas (2011) dentro de áreas definidas como urbanas existen 86.448 predios sin construcción (lotes con un área de construcción menor al 10% del total de los mismos), que corresponden a 7.932 Has. De este total el 48% corresponde al área de ciudad central y el 52% a áreas urbanas correspondientes a las parroquias rurales. Plan Metropolitano de Ordenamiento Territorial 2012-2022, 2011).. 1.4 NIVELES SOCIOECONÓMICOS EN QUITO. Según el índice de necesidades básicas (NBI), las parroquias de Quito con mayor porcentaje de pobreza son las rurales, entre 24% y 76%, en contraste con las parroquias urbanas, con un porcentaje de familias pobres bajo el 24%.. El cálculo de los índices difusos está basado en los gastos de una familia y a partir de estos se definen cinco clases sociales: indigencia, pobreza, clase media baja, clase media típica, clase media alta y clase alta. (Salvador et al., 2014)..

(36) . TABLA 1. 3 DEFINICIÓN DE CLASES SOCIALES. Índice difuso. Clase Social. 0-0.5. Indigencia. 0.501-1.5. Pobreza. 1.501-2.5. Clase Media Baja. 2.501-3.5. Clase Media Típica. 3.501-4.5. Clase Media Alta. 4.501-5.5. Clase Alta. En la siguiente tabla se indica las clases sociales y los porcentajes por hogares según el censo de 2001 y del 2010 del INEC, que se obtuvieron mediante el mapeo del índice calculado en el estudio.. TABLA 1. 4 CLASES SOCIALES EN LOS CENSOS. Clase Social. Porcentajes 2001. Porcentajes 2010. 0: Indigencia. 2.36. 0.21. 1: Pobreza. 8.59. 4.88. 2: Clase Media Baja. 30.77. 29.43. 3: Clase Media Típica. 40.1. 39.81. 4: Clase Media Alta. 16.95. 21.16. 5: Clase Alta. 1.23. 4.5. Fuente: Un índice difuso de niveles socioeconómicos en Quito, Salvador et al. (2014).. En la figura 1.3 se observa la distribución geográfica de las clases sociales en el área de estudio, mientras mayor sea el índice difuso, la clase social igualmente será más alta, y está representado por tonos de color azul, mientras que para clases medias y bajas, los colores son amarillo y rojo..

(37) . FIGURA 1. 3 MAPAS DE LOS ÍNDICES DIFUSOS DE 2010.. Fuente: Un índice difuso de niveles socioeconómicos en Quito, Salvador et al. (2014).. En general se nota que las clases sociales media alta y alta, se ubican principalmente en las parroquias: Centro Histórico, Itchimbía, Mariscal Sucre, Belisario Quevedo, Iñaquito, Jipijapa, Concepción, Ponciano, Cotocollao y algunas partes de Cochapamba, Condado y Carcelén.. Asimismo, la clase media baja y clase media típica, están dispersas en las parroquias urbanas restantes, en su mayoría del sur. También se observa que las clases más bajas se ubican en las periferias de Quito, al norte y al sur, y en las laderas occidental y oriental..

(38) . 1.5 AMENAZA SÍSMICA DE QUITO Los terremotos son considerados fenómenos causados por fallas activas hace millones de años, su ocurrencia se puede considerar como una variable estacionaria en el tiempo, es decir que en lugares donde han sucedido grandes sismos, es probable que en el futuro puedan volver a ocurrir eventos de similar magnitud.. La ciudad de Quito está amenazada por sismos provocados por subducción de la Placa de Nazca y la Placa Sudamericana, por fallas ubicadas en el callejón interandino y también por la falla de Quito, ubicada al este de la urbe.. El Ecuador se encuentra dentro de la región denominada Cinturón de Fuego del Pacífico, donde se libera el 85% de la energía sísmica del planeta; la subducción de la Placa de Nazca dentro de la Sudamericana es la principal generadora de sismos de magnitud mayor a 5, en el país y que eventualmente pueden afectar a las estructuras asentadas en Quito (Yépez, 2002).. Además, Quito ha sido afectado también por sismos ocurridos en el valle interandino. “Yepes et al. (1995) menciona que los dos sismos que más afectaron a la ciudad fueron el de Guayllabamba en 1587 y el de Quito, 1859.” (Alfonso Naya, 2010). Ambos eventos tuvieron una intensidad de VIII en la escala MSK.. Asimismo, el Distrito Metropolitano está atravesado por un sistema de fallas, que se inicia en el sector de Tambillo, en el sur, y va hacia el norte hasta San Antonio de Pichincha, con una longitud de 47 a 50 km. Las colinas de Puengasí, Lumbisí, El Batán, La Bota, Bellavista y Catequilla son el resultado, superficial, del tipo de falla inverso que pliega las capas de tierra y forma estas colinas (Metro de Quito, 2012)..

(39) . Quito está en constante peligro, pues se encuentra asentada sobre su propia falla geológica y, para este tipo de fallas es común que tengan actividad sísmica de forma constante en el tiempo.. El Proyecto para el manejo del Riesgo Sísmico publicado en 1995, presenta tres posibles escenarios de las intensidades que se podrían generar en Quito debido a un sismo: por subducción, de magnitud 8.4 (fuera de la Costa); un continental de magnitud 7.3, ubicado a 80 km al este de la ciudad y; un local de magnitud 6.5 ubicado a 25 km al norte de la urbe. En las figuras 1.4, 1.5 y 1.6 se presentan la distribución de las intensidades generadas por los escenarios antes descritos.. FIGURA 1. 4 INTENSIDADES EN QUITO POR SISMO DE LA COSTA. FUENTE: Proyecto para el Manejo del Riesgo Sísmico, 1995..

(40) . A pesar de que el sismo local es el de menor magnitud de los tres escenarios es el que provocaría mayores intensidades debido a su cercanía y al tipo de suelo que existe en el norte de la ciudad.. FIGURA 1. 5 INTENSIDADES EN QUITO POR EL SISMO CONTINENTAL. FUENTE: Proyecto para el Manejo del Riesgo Sísmico, 1995..

(41) . FIGURA 1. 6 INTENSIDADES EN QUITO POR EL SISMO LOCAL. FUENTE: Proyecto para el Manejo del Riesgo Sísmico, 1995.. 1.6 LA EVALUACIÓN DEL RIESGO DE SUDAMÉRICA (SARA). El proyecto de evaluación del riesgo para Sudamérica, SARA por sus siglas en inglés, fue un programa regional promovido por Global Earthquake Model (GEM), entre el 2013 y 2015, que buscaba calcular la amenaza y el riesgo, y estimar los factores sociales y económicos que inciden en el aumento del daño físico y la disminución de la capacidad de la población de responder y recuperarse del daño.

(42) . causado por un terremoto en Sudamérica, involucrando a expertos y profesionales de cada región.. El proyecto se enfocaba en cinco módulos: peligro, exposición y vulnerabilidad física, vulnerabilidad socioeconómica y resiliencia, estimación de pérdidas y escenarios de la ciudad. Los países seleccionados para estudios detallados son los más propensos a sismos fuertes como: Chile, Colombia, Ecuador, Perú y Venezuela.. En Ecuador, la ciudad seleccionada para la evaluación es Quito, y que se la realizó en conjunto con la Facultad de Ingeniería Civil y Ambiental de la Escuela Politécnica Nacional mediante la empresa pública de esta. El estudio en concreto es: “Modelo de Exposición y Curvas de Vulnerabilidad de edificaciones residenciales de la ciudad de Quito”.. 1.7 MODELO DE EXPOSICIÓN El Modelo de Exposición es el catálogo de tipologías estructurales que están presentes en un espacio definido, contiene la localización y distribución de las edificaciones residenciales con sus respectivas características estructurales, número de viviendas, costo de reposición y número de ocupantes.. Dentro del Proyecto para el manejo del Riesgo Sísmico de 1995, también se hizo un inventario de los tipos de estructuras existentes en la ciudad en aquella época, en el que las que predominan son las edificaciones de concreto reforzado, como se muestra a continuación en la figura 1.7..

(43) . FIGURA 1. 7 DISTRIBUCIÓN DE LOS TIPOS DE CONSTRUCCIÓN. FUENTE: Proyecto para el Manejo del Riesgo Sísmico, 1995.. 1.8 MAPA DE VULNERABILIDAD El mapa de vulnerabilidades mostrará la distribución de las tipologías estructurales y su nivel de vulnerabilidad, clasificadas según la Escala Macrosísmica Europea..

(44) . CAPÍTULO 2 RECOLECCIÓN Y TRATAMIENTO DE DATOS. 2.1 RECOLECCIÓN DE DATOS Para el proyecto Modelo de Exposición y Curvas de Vulnerabilidad de edificaciones residenciales de la Ciudad de Quito elaborado por la Fundación GEM y la Escuela Politécnica Nacional se planteó la realización de levantamientos a diez mil edificaciones residenciales.. 2.1.1 CANTIDAD DE EDIFICACIONES LEVANTADAS. Para el proyecto se integraron 22 estudiantes de pregrado de la carrera de Ingeniería Civil de la EPN, para que sean los encargados de realizar los levantamientos en la ciudad. Se realizó una división del Distrito Metropolitano de Quito en 4 zonas representativas: Norte, Centro, Sur y Valles, las cuales se subdividieron, y se delegaron cada inspector para que realice los levantamientos correspondientes de tal manera que se trate de cubrir todas las parroquias urbanas.. Se realizó un muestreo estadístico para el levantamiento de información, en el que se selecciona una muestra, que es una fracción o segmento de una totalidad, para describir a la población (Cantoni, 2009). En este caso la población se refiere a las edificaciones existentes en la zona urbana de Quito.. Para calcular el tamaño de la muestra necesario para este estudio se utilizó la siguiente la ecuación 2.1 utilizada cuando se desconoce el tamaño de la población. (Cantoni, 2009)..

(45) . 2 Z xS n= ε2. 2. 2.1. Donde: n = tamaño necesario de la muestra Z = margen de confiabilidad o número de unidades de desviación estándar en la distribución normal que producirá un nivel deseado de confianza. S = desviación estándar. E = error o diferencia máxima que se está dispuesto a aceptar con un nivel de confianza que se ha definido.. Se utilizó esta fórmula porque para este estudio se conoce el número total de viviendas pero no de edificaciones. Se considera S = 0.5 porque según Cantoni (2009) si no se poseen datos previos se puede considerar un universo infinito, por lo tanto los valores de la proporción en máxima incertidumbre son P=Q=0.50. Se escogió un nivel de confianza 0.95, para el cual el valor de Z es 1.96 y un error del 1%.. Así el tamaño mínimo necesario de la muestra es de 9604 edificaciones, que es menor al número de edificaciones propuestas para los levantamientos.. Para corroborar el tamaño de la muestra, al final de la elaboración del modelo de exposición se calculó un total de 338980 edificaciones correspondientes a las 463921 viviendas existentes en la urbe, según el INEC en el CPV 2010, con lo cual se puede calcular el tamaño de la muestra. Si la población (N) es conocida, el tamaño muestral se obtiene mediante la siguiente ecuación (Cantoni, 2009):. n=. S. 2 2. ε2 S + Z2 N. 2.2.

(46) . Con los mismo valores de S, E y Z, el tamaño mínimo de la muestra es de 9339 edificaciones, también un valor por debajo de los 10 000 levantamientos propuestos. Por lo que se concluye que el número de construcciones levantadas es suficiente para los parámetros de confiabilidad y error asumidos. Las 10 000 diez mil edificaciones levantadas y utilizadas para este estudio representan el 3% del total de edificaciones de la zona urbana del DMQ.. 2.1.2 ELABORACIÓN DE LAS ENCUESTAS. La información se recolectó con la herramienta de acceso libre, IDCT Direct Observation Survey, desarrollada por GEM; esta es una aplicación, para android, que recopila las características estructurales, tipo de material, uso y ocupación de las construcciones, mediante una inspección visual.. FIGURA 2. 1 CAPTURAS DE PANTALLA DE LA APLICACIÓN IDCT DO SURVEY. (a). (b) (c). FUENTE: IDCT DO SURVEY, 2016.. En la aplicación se visualiza un mapa en el cual se ubica a la edificación que va a ser levantada; tiene varias opciones de mapas que funcionan con conexión a.

(47) . internet o también se puede cargar un mapa previamente creado (Figura 2.1 (a)). Una vez cargado el mapa se procede a ubicar la edificación en este, y se comienza a llenar los datos de la encuesta, como se muestra en las figuras 2.1 (b) y 2.1 (c), respectivamente.. En la encuesta se encuentran varias características estructurales y constructivas: sistema resistente a cargas laterales (SRCL), ductilidad, material y tecnología del material del SRCL, irregularidades estructurales, número de pisos, material de paredes exteriores, dimensiones en planta, forma en planta, material de cubierta y techo, ocupación, etc.. Esta herramienta permite tomar fotografías del edificio que está siendo inspeccionado. Además, contiene un glosario de la taxonomía que explica a qué se refiere cada término usado en la encuesta, puede ser usado como una ayuda para la correcta introducción de datos correspondiente a la edificación encuestada.. Al final del proceso de levantamiento de información se obtuvieron más de las diez mil edificaciones propuestas, un total de 12957 construcciones fueron inspeccionadas, de las cuales 11322 pertenecen a la zona urbana y 1635 están repartidas en las parroquias rurales de Calderón, Nayón, Llano Chico, Cumbayá, Tumbaco, Pifo y Conocoto. En la figura 2.2 se muestra la distribución de los levantamientos en la ciudad de Quito.. Se realizó el levantamiento de información de más de diez mil edificaciones para poder descartar a las podrían tener errores o a las que les faltara los datos necesarios para ser válidas y así no tener menos edificaciones de las 10 000 propuestas para el estudio..

(48) . FIGURA 2. 2 DISTRIBUCIÓN DE LOS LEVANTAMIENTOS REALIZADOS EN EL DMQ.. Elaborado por: Mercy Chicaiza..

(49) . 2.2 TRATAMIENTO DE DATOS Los resultados que arroja la aplicación IDCT DO SURVEY están en un archivo de extensión .csv, cuya información se presenta en una tabla. En la tabla 2.1 se muestra un resumen de la tabla de resultados generados por la aplicación.. TABLA 2. 1 RESULTADOS DE LOS LEVANTAMIENTOS EN FORMATO CSV. ELABORADO POR: Mercy Chicaiza. Cada fila de la tabla corresponde a una edificación levantada y en las columnas están los parámetros evaluados de cada levantamiento. Los parámetros mostrados en la tabla anterior son:. − Coordenadas: longitud y latitud (X e Y). − Comentarios (COMMENTS) − Forma en planta (PLAN_SHAPE) − Material de paredes exteriores (NONSTRCEXW) − Tecnología del material del SRCL (MAT_TECH_L).

(50) . − Material del sistema resistente ante cargas laterales (MAT_TYPE_L). − Sistema resistente ante cargas laterales (LLRS_L). − Ductilidad (LLRS_DCT_L). − Irregularidades estructurales en planta (STR_HZIR). − Irregularidades estructurales en elevación (STR_VEIR). − Número de pisos (STORY_AG) − Uso u ocupación (OCCUPCY) − Dimensiones en planta (DIRECT_1 y DIRECT_2) − Fecha del levantamiento (DATE_MADE). 2.2.1 DUCTILIDAD En este estudio se definió a la ductilidad como un parámetro que determine visualmente si una construcción tiene un diseño técnico estructural y constructivo, es decir, una estructura es dúctil si se establece que tiene un diseño ingenieril. Y se califica como no dúctil a las edificaciones que no cumplan con este criterio.. Para calificar la ductilidad de las edificaciones se definió como criterios principales para la evaluación, la calidad de la construcción y el estado de mantenimiento de la misma, ya que al ser un levantamiento de información visual no se podían obtener datos más específicos para determinar la ductilidad. Además, la altura de las construcciones también influyó en la caracterización de la ductilidad, pues para construcciones de 4 o más pisos es más probable que tenga un diseño técnico.. Es así que a criterio de la persona que realizó el levantamiento y que pudo observar a la edificación en campo, se determinó la ductilidad de las construcciones. Además, en la revisión de la información también se realizó nuevamente una evaluación para confirmar o no los parámetros calificados..