Este documento trata sobre la vulnerabilidad sísmica de los edificios. Explica factores que afectan la vulnerabilidad como la irregularidad estructural, tipo de materiales de construcción y cimentación. Describe métodos para evaluar la vulnerabilidad como el método simplificado y método dinámico. Como ejemplo aplica el método dinámico para calcular la vulnerabilidad de un edificio de 4 pisos e identifica sus modos de vibración y desplazamientos máximos. Finalmente presenta referencias bibliográficas sobre normatividad y evaluación
El proyecto “ITC SE Lambayeque Norte 220 kV con seccionamiento de la LT 220 kV
Vulnerabilidad sismica de edificios
1. Universidad Autónoma de Baja California
Facultad de Ingeniería, Arquitectura y
Diseño
Tema: Vulnerabilidad sísmica de edificios
Alumno: David Moisés Ramírez Galván.
Enfoque: Didáctico.
15. Clasificación según Dolce. M.
(1994).
Se examinan separadamente los tres elementos
fundamentales involucrados en un análisis de
vulnerabilidad:
5 datos de entrada.
3 métodos
y 2 resultados
16. Datos de entrada.
1. Información empírica o datos de daño.
2. Características geométricas y cualitativas.
3. Características mecánicas.
4. Caracterización sísmica de la zona.
5. Datos geológicos y geotécnicos de la
zona.
17. Métodos.
1. Métodos Estadísticos: Basados en un análisis estadístico
de las construcciones, caracterizadas por los datos de
entrada.
2. Métodos Mecánicos: Se estudian los principales
parámetros que gobiernan el comportamiento dinámico de
las estructuras, por ejemplo: deriva de piso, ductilidad,
etc.
3. Métodos basados en Juicios de Expertos: se evalúan
cualitativa y cuantitativamente los factores que gobiernan
la respuesta sísmica de las edificaciones.
18. Resultados.
1. Vulnerabilidad absoluta: funciones de
vulnerabilidad, las cuales representan el daño
medio como función de la intensidad sísmica, o
alternativamente la distribución condicional de daño
para una intensidad sísmica dada.
2. Vulnerabilidad relativa: Índices de vulnerabilidad
obtenidos empírica o experimentalmente para los
cuales, no hay ni correlación con el daño, ni está
definida la intensidad sísmica.
19. Factores a considerer para
vulnerabilidad de edificios
Año de construccion.
Numero de niveles.
Peso de los contenidos.
Daño previo.
Irregularidad (elevacion, planta).
Tipo constructivo y materiales.
Control de calidad y errores.
20. Antecedentes sobre actividad sismica
en Ensenada.
El 23 de febrero de 1892, con epicentro en la Laguna Salada, se
presentó uno de los sismos más fuertes registrados en la región,
con una magnitud estimada de 7.2 (aunque SCEC lo registra
con Mw=7 y NEIC10 con magnitud de 7.8). En estudios
recientes, este evento ha sido asociado a la ruptura de la falla
Laguna Salada (Mueller y Rockwell, 1995). Debido a que la
zona se encontraba inhabitada, no existen reportes de daños o
afectaciones, pero se señala que Ensenada, El Álamo y San
Quintín fueron sacudidas fuertemente.
21. Posible futura amenaza.
El grande o Big One, como le llaman los
americanos, se daría precisamente en la
región extremo sur de la Falla de San
Andrés, que afectaría desde Indio, California
hasta el área de Caléxico, y obviamente
Mexicali.
22.
23.
24. Clasificación de estructuras, según el daño que podría generar
un sismo sobre de ellas:
A: De grandes pérdidas: hospitales, escuelas, auditorios,
templos, etc.
B: De pérdidas intermedias: restaurantes, hoteles, edificios
de apartamentos, etc.
C: De pérdidas pequeñas: bodegas provisionales.
De acuerdo al Articulo LXXXV.2 de la
Ley de Edificaciones de Baja California:
25. Tipos de construcción en Ensenada
En Ensenada hay la mayoría de las viviendas son
construidas con mampostería o con concreto
reforzado. En cuanto a edificios están
construidos con acero y concreto.
32. Factores que afectan la
vulnerabilidad sísmica de las
edificaciones de vivienda.
Geometricos.
Constructivos.
Estructurales.
Entorno.
Suelo.
34. Vulnerabilidad Baja
Forma geométrica regular y
aproximadamente simétrica.
Largo menor que 3 veces el
ancho.
No tiene “entrantes y salientes
notables”
36. Vulnerabilidad Alta
El largo es mayor que 3 veces el
ancho.
La forma es marcadamente
irregular, con “entrantes y
salientes muy notables” abruptas,
además de ser notablemente
asimétrica.
38. Vulnerabilidad Baja
Existen muros de carga
(estructurales) en las dos
direcciones principales de la
vivienda.
La longitud total de muros en las
dos direcciones principales de la
edificación (en este caso
identificadas como X y Y),
representativa de la cantidad de
muros de la edificación, es grande.
39. Vulnerabilidad Media
La mayoría de los muros se
concentran en una sola dirección
aunque existen unos o varios en
la otra dirección.
La longitud de muros en la
dirección de menor cantidad de
ellos es notablemente inferior a la
de la otra dirección.
40. Vulnerabilidad Alta
Más del 70% de los muros están
en una sola dirección.
Hay muy pocos muros confinados
o reforzados en la dirección débil.
La longitud total de muros
estructurales en cualquier
dirección es muy pobre.
43. Vulnerabilidad Media
Menos de la mitad de los muros de
carga y/o columnas de la vivienda
presentan discontinuidades desde la
cimentación hasta la cubierta o
azotea.
44. Vulnerabilidad Alta
Más de la mitad de los muros de carga
y/o columnas de la vivienda presentan
discontinuidades desde la cimentación
hasta la cubierta o azotea.
También se considerará como
discontinuidad el cambio de un sistema
de muros en los niveles superiores a
columnas en el primer nivel.
46. Vulnerabilidad Baja
Las piezas de mampostería o
tabiques están traslapadas.
Los tabiques son de buena
calidad. No presentan
agrietamientos importantes, no
hay piezas deterioradas o rotas.
Los tabiques están colocadas de
manera uniforme y continua
hilada tras hilada.
47. Vulnerabilidad Alta
Los tabiques no están
traslapados.
Los tabiques son de muy mala
calidad. Se presentan
agrietamientos importantes con
piezas deterioradas o rotas.
Los tabiques no están colocados
de manera uniforme y continua
hiladas tras hiladas.
49. Vulnerabilidad Baja
Pisos (o azotea) formados por losas
de concreto coladas en sitio o losas
prefabricadas que están bien
ancladas a sus elementos de soporte.
Las losas de piso (o azotea) se apoyan
de manera en los muros de soporte,
proporcionando continuidad y buen
anclaje entre todos los elementos.
Las losas de piso (o azotea) son
continuas y uniformes en relación
con los materiales que las componen.
51. Vulnerabilidad Alta
Las losas de piso (o azotea) no cumplen
con varias de las anteriores
consideraciones.
Los pisos (o azoteas) están conformados
por madera o combinaciones de
materiales (concreto o mezcla, madera,
tierra, etc.) y no proporcionan las
características de continuidad y buen
anclaje entre elementos deseados para
que funcionen de manera monolítica.
59. Vulnerabilidad Baja
El suelo de la cimentación es duro. Esto se puede saber cuando
alrededor de la edificación no existen hundimientos, cuando no
se evidencian árboles o postes inclinados, no se siente
vibración cuando pasa un vehículo pesado cerca de la vivienda
o cuando en general las viviendas no presentan agrietamientos
o daños generalizados, especialmente grietas en los pisos o
hundimientos y desniveles en el mismo.
60. Vulnerabilidad Media
El suelo de la cimentación es de mediana resistencia. Se
pueden presentar, en general, algunos hundimientos y
vibraciones por el paso de vehículos pesados. Se pueden
identificar algunos daños generalizados en viviendas o
manifestaciones de hundimientos pequeños.
61. Vulnerabilidad Alta
El suelo de la cimentación es blando o es arena suelta. Se sabe
por el hundimiento en las zonas vecinas, se siente la vibración al
paso de vehículos pesados y la vivienda ha presentado
asentamientos considerables en el tiempo de construcción. La
mayoría de las viviendas de la zona presentan agrietamientos y/o
hundimientos.
63. Deben evitarse fuertes diferencias en los pesos de pisos sucesivos. El peso de cada
nivel, incluyendo la carga viva que debe considerarse para diseño sísmico, no es
mayor que el del piso inmediato inferior ni, excepción hecha por el ultimo nivel de la
construcción, es menor que 70 por ciento de dicho peso. Hay que tratar que el peso
del edificio este distribuido simétricamente en la planta de cada piso. Una posición
fuertemente asimétrica generaría vibraciones torsionales. La figura 1 ilustra
esquemáticamente las situaciones que deben evitarse.
71. Método Simplificado.
Es aplicable a estructuras regulares con altura no mayor de 13
m. Se deben cumplir los siguientes requisitos:
1. En cada planta, al menos el 75% de las cargas verticales
estarán soportadas por muros ligados entre sí mediante losas
monolíticas u otros sistemas de pisos resistentes y rígidos al
corte. Los muros podrán ser de mampostería, concreto
reforzado, placa de acero, compuestos de estos dos últimos
materiales o de madera.
72. Se calcula el factor de área efectiva FAE, para el estado límite
de servicio o comportamiento elástico (Q = 1):
73. Y para el estado límite de prevención de colapso
74. 2. La relación entre longitud y ancho de la planta no debe
exceder de 2, a menos que, dicha planta se suponga dividida
en tramos independientes cuya relación entre longitud y
ancho sea menor o igual a 2 y cada tramo resista la fuerza
cortante que le corresponda.
3. Se ignoran desplazamientos horizontales, momentos
torsionantes y momentos de volteo. Solo se verifica que en
cada piso la suma de las resistencias al corte de los muros de
carga, proyectadas en la dirección en que se considera la
aceleración, sea cuando menos igual a la fuerza cortante total
que obre en el piso (paso1), pero empleando los coeficientes
sísmicos reducidos por ductilidad, redundancia y
sobrerresistencia en sustitución del término c/Q´Rρ
75. A continuación se
presentara el calculo de
vulnerabilidad sísmica por el
método dinámico para un
edificio de 4 pisos.
93. Referencias.
1. Reglamento de la Comision Federal de Electricidad.
2. Normas Tecnicas Complementarias de Baja California.
3. Ley de Edificaciones del Estado de Baja California.
4. Evaluacion Simplificada de la Vulnerabilidad Sismica de Viviendas. Centro
Nacional de Prevencion de Desastres.
5. Capitulo 2. Vulnerabilidad y daño sismico. Concepto y evaluacion.