REVISIÓN DE LITERATURA SOBRE VULNERABILIDAD SÍSMICA DE VIVIENDAS EN MAMPOSTERÍA NO REFORZADA DE MÁS DE 2 PISOS CONSTRUIDAS EN BARRIOS SUB-NORMALES. Autor(es) Esteban Alonso Hoyos Zapata Fernando León Castaño Villegas Universidad de Antioquia Facultad De Ingenierías, Escuela Ambiental Medellín, Colombia 2021 https://co.creativecommons.net/wp-content/uploads/sites/27/2008/02/by-nc-sa.png Revisión de literatura sobre Vulnerabilidad Sísmica de Viviendas en Mampostería no reforzada de más de 2 Pisos construidas en barrios sub-normales. Esteban Alonso Hoyos Zapata Fernando León Castaño Villegas Tesis o trabajo de investigación presentada(o) como requisito parcial para optar al título de: De Especialista En Análisis Y Diseño De Estructuras Asesor: Juan Carlos Ortiz Cardona Ingeniero Civil Especialista en Estructuras Línea de Investigación: Mampostería Estructural Universidad de Antioquia Facultad De Ingenierías, Escuela Ambiental Medellín, Colombia 2021 TABLA DE CONTENIDO 1. INTRODUCCION ........................................................................................................................... 5 2. OBJETIVOS DEL PROYECTO .......................................................................................................... 5 3. MARCO TEORICO Y ESTADO DEL ARTE ........................................................................................ 6 3.1. Mampostería ........................................................................................................................ 6 3.2 Tipos de mampostería ......................................................................................................... 9 4 DESCRIPCIÓN DE LA METODOLOGÍA PARA LA EVALUACIÓN DEL RIESGO SÍSMICO ................. 17 4.1. Amenaza sísmica: .............................................................................................................. 17 4.2. Vulnerabilidad sísmica: ..................................................................................................... 18 5 EVALUACIÓN DE LA VULNERABILIDAD SÍSMICA DE LA ESTRUCTURA ....................................... 18 6 EVALUACION DE LONGITUD MINIMA DE MUROS CONFINADOS ............................................. 22 7 CASO DE ESTUDIO. .................................................................................................................... 23 8 DESARROLLO CASO DE ESTUDIO ............................................................................................... 26 8.2 Alcance .............................................................................................................................. 26 8.3 Aspectos generales............................................................................................................ 26 8.4 Descripción general del proyecto...................................................................................... 26 8.5 Documentos de referencia ................................................................................................ 27 8.6 Bases generales para el diseño sísmico ............................................................................ 27 8.7 Cargas a usar por metro cuadrado y cargas lineales; muertas y vivas .............................. 28 8.8 Gráfico 3d de la estructura modelada............................................................................... 29 8.9 Materiales y secciones utilizadas en la modelación.......................................................... 30 8.10 Análisis sísmico – fuerza horizontal equivalente (FHE) ..................................................... 31 8.11 Verificación de la FHE calculada manualmente con la del modelo................................... 34 8.12 Diseño del muro a flexo compresión de mampostería por esfuerzos admisibles ............ 35 8.13 Diseño del muro a flexo compresión de mampostería por método de resistencia .......... 36 8.14 Verificación y diseño de la cortante .................................................................................. 37 8.15 Dibujo en planta y alzado de muro analizado ................................................................... 38 8.16 Determinación de la vulnerabilidad sísmica ..................................................................... 38 9. CONCLUSIONES .................................................................................................................... 40 10. CRONOGRAMA .................................................................................................................. 43 11. BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................... 44 LISTA DE TABLAS Tabla 1. Normas de producción y control de calidad de la mampostería ............................... 7 Tabla 2. Resultados ensayos de tracción diagonal sobre muretes. ....................................... 13 Tabla 3. Parámetros necesarios para el uso del Método de Inspección y puntaje. ............... 15 Tabla 4. Comparativo de métodos de análisis de vulnerabilidad y reforzamiento. .............. 16 Tabla 5. Matriz de daño del EERI (1996) ............................................................................ 21 Tabla 6. Matriz de Vulnerabilidad Sistema Aporticado. ...................................................... 21 Tabla 7. Matriz de Vulnerabilidad Sistema Muros Portantes ............................................... 22 file:///C:/Users/ASUS/Dropbox/Mi%20PC%20(DESKTOP-IMGT569)/Documents/Mampostería%20Estructural/ENTREGA%20FINAL%20MONOGRAFIA%20ESPECIALIZACION%20EN%20ESTRUCTURAS.docx%23_Toc74392553 file:///C:/Users/ASUS/Dropbox/Mi%20PC%20(DESKTOP-IMGT569)/Documents/Mampostería%20Estructural/ENTREGA%20FINAL%20MONOGRAFIA%20ESPECIALIZACION%20EN%20ESTRUCTURAS.docx%23_Toc74392554 LISTA DE FIGURAS Figura 1. Unidades de mampostería. Izquierda: perforación vertical. Derecha: perforación horizontal ................................................................................................................................ 6 Figura 2. Unidades de mampostería macizas. ........................................................................ 7 Figura 3. Tipos de mampostería reforzada ............................................................................. 9 Figura 4. Esquema mampostería de cavidad reforzada ........................................................ 10 Figura 5. Esquema mampostería de muros confinados ........................................................ 10 Figura 6. Esquema mampostería de muros diafragma ......................................................... 11 Figura 7. Mampostería de muros reforzados externamente ................................................. 11 Figura 8. Instalación de refuerzo en mampostería no reforzada........................................... 14 Figura 9. Viviendas analizadas mediante el método de vulnerabilidad sísmica. ................. 15 file:///C:/Users/ASUS/Dropbox/Mi%20PC%20(DESKTOP-IMGT569)/Documents/Mampostería%20Estructural/ENTREGA%20FINAL%20MONOGRAFIA%20ESPECIALIZACION%20EN%20ESTRUCTURAS.docx%23_Toc74393476 1. INTRODUCCION El crecimiento acelerado y sin ninguna planeación, ni reglamentación que han tenido los barrios populares en las ciudades colombianas durante las décadas de los 80´s y 90´s, ha creado un gran interrogante acerca de cómo estos barrios se verían afectados por un movimiento telúrico fuerte; el sismo de diseño; en caso de que este se presente, en nuestro país. La mayoría de estas viviendas son construidas con mampostería tradicional y altura por encima de los dos niveles. La preocupación acerca de la vulnerabilidad sísmica de este tipo de viviendas es generalizada entre los ingenieros civiles, y en un campo más amplio, entre las personas que se ocupan de estos problemas de manera profesional. Por esta razón es de suma importancia conocer de una manera más precisa cómo se comportan este tipo de estructuras bajo cargas sísmicas. Debido a esto, se pretende hacer un rastreo de documentos de tipo académico y modelaciones experimentales que permita enfocarse en conocer el estado del arte de los estudios acerca de la vulnerabilidad sísmica de este tipo de estructuras, para así intuir el comportamiento de este tipo de barrios ante un evento sísmico de considerables proporciones, con el fin de dar recomendaciones y soluciones buscando que esta problemática pueda minimizarse, esperando que de esta manera el costo social y financiero, en el momento de un temblor de medianas a grandes proporciones, puedan minimizarse, buscando principalmente salvar vidas en un evento de este tipo. 2. OBJETIVOS DEL PROYECTO El presente trabajo tiene como objetivo principal hacer una revisión de literatura acerca de la vulnerabilidad sísmica de viviendas de mampostería no reforzada de más de dos pisos, principalmente ubicadas en barrios subnormales, buscando entender un poco mejor el posible comportamiento de este tipo de viviendas en mampostería durante un sismo de considerables proporciones. Este objetivo general deberá conseguirse mediante el desarrollo de unos objetivos específicos, los cuales serían; ¿el comportamiento de la vivienda se encuentra en el rango elástico o inelástico?, ¿tiene falla dúctil o frágil?, ¿tipo de falla predominante, cortante, carga axial, momento?, ¿efectos posibles del suelo y el tipo de fundación empleado?, posibles metodologías o cuestionarios para poder medir la vulnerabilidad en este tipo de estructuras, posibles recomendaciones a tener en cuenta en reglamentaciones futuras al respecto, es posible repotenciar de alguna forma este tipo de estructuras, si se encontrase alguna posible alta vulnerabilidad? 3. MARCO TEORICO Y ESTADO DEL ARTE 3.1.Mampostería La mampostería es un sistema tradicional de construcción que consiste en erigir muros y paramentos mediante la colocación manual de los elementos o los materiales que los componen (denominados mampuestos) (Ortiz, 2017). La mampostería se compone básicamente de: • Unidades de mampostería • Mortero de pega (argamasa) • Mortero de relleno • Acero de refuerzo • Accesorios Las unidades de mampostería son piezas en forma de paralelepípedo elaborado principalmente de arcilla cocida, concreto o sílice-cal. Que cumplen requisitos dimensionales y de resistencia para ser utilizados como componente de un elemento de mampostería (Ortiz, 2017). Las más comunes en el medio son las de perforación vertical, perforación horizontal y maciza. Figura 1. Unidades de mampostería. Izquierda: perforación vertical. Derecha: perforación horizontal Fuente: (Ortiz, 2017) https://es.wikipedia.org/wiki/Construcci%C3%B3n https://es.wikipedia.org/wiki/Pared https://es.wikipedia.org/wiki/Paramento_(arquitectura) Figura 2. Unidades de mampostería macizas. Fuente: (Ortiz, 2017) El uso de las unidades según la NSR-10 son las siguientes: • Las unidades de perforación vertical: - Se pueden usar para todos los tipos de mampostería • las unidades de perforación horizontal y unidades macizas: - Se puede usar para mampostería parcialmente reforzada - Estructuras del grupo I de 1 y 2 pisos de altura - Muros confinados - Cavidad reforzada - Mampostería reforzada externamente Estas unidades deben cumplir con lo estipulado según las normas técnicas colombianas “NTC” y la “ASTM”, como se muestran a continuación: Tabla 1. Normas de producción y control de calidad de la mampostería NORMAS DE PRODUCCIÓN Y CONTROL DE CALIDAD CONCRETO ARCILLA SILICE-CAL Perforación vertical NTC 4026 ASTM C90 NTC 4205-1 ASTM C34 NTC 922 ASTM C73 Macizas NTC 4026 ASTM C90 NTC 4205-1 ASTM C62- C652 NTC 922 ASTM C73 Mampostería no estructural NTC 4076 ASTM C129 NTC 4205-2 ASTM C56, C212, C216 NTC 922 ASTM C73 Fuente: (Ortiz, 2017) La construcción con materiales provenientes de la tierra se desarrolla hace aproximadamente 15000 años, fue la base de grandes civilizaciones como egipcios, incas, mesopotámicos, árabes, etc. Y fue la base de las ciudades edificadas en nuestro continente, pues los españoles la trajeron consigo al nuevo mundo y por su facilidad en la fabricación, versatilidad y rapidez, fue el material más utilizado al momento de edificar las ciudades y centros poblados. Aun en este nuevo milenio las características especiales en las que se desarrollan los centros poblados de nuestro continente, en especial en américa latina, hacen que sea la tipología más utilizada en nuestras ciudades. En Colombia, debido a las características especiales de nuestro país, en especial en el contexto de violencia interna en que se encuentra hace varias décadas, las ciudades han sido pobladas de manera rápida y sin ningún control ni planificación. Y es por esta razón que los barrios populares, en general, se han desarrollado por asentamientos ilegales o invasiones en terrenos con características geomorfológicas y pendientes menos adecuadas para la construcción de viviendas, sin la infraestructura necesaria para que las condiciones de vida puedan ser al menos dignas. La mampostería es el material compuesto por excelencia, integrado por piezas naturales o artificiales, generalmente prismáticas, unidas por algún aglutinante o mortero. Por naturaleza, este conglomerado es débil a esfuerzos de tracción y exhibe un comportamiento frágil, caracterizado por una rápida degradación de resistencia y rigidez. Por esta razón siempre se ha buscado mejorar las condiciones de las viviendas construidas con este material, buscando la manera de reforzarlas ante un movimiento telúrico. Son estas las razones que han hecho que este tema sea uno de los mayores interrogantes de los profesionales de la construcción a nivel mundial. Esta problemática conlleva a que exista un vacío en temas sin un estudio claro y objetivo, pues la vulnerabilidad sísmica de las estructuras y su medición es un tema relativamente nuevo, además este se basa en mediciones tabuladas de estructuras con daños identificados producto de un sismo, por lo general estos datos pueden ser usados solo para la zona de influencia en la que fueron desarrollados, lo que dificulta la aplicación de estos métodos en una zona de influencia diferente. Y en Colombia la gran mayoría de ciudades no ha estado sometida, aún, a grandes sismos en los últimos tiempos, haciendo necesario la implantación de un método para evaluar la vulnerabilidad sísmica de esta tipología de estructuras confiable y que pueda ser aplicable en cada zona en particular. En nuestro país son varios los profesionales que han investigado con el fin de buscar una metodología para encontrar la vulnerabilidad sísmica de este tipo de estructuras; en la ciudad de Bucaramanga por ejemplo, existe una investigación que busca desarrollar una metodología para medir esta vulnerabilidad en las diferentes regiones en el contexto nacional, basada en la opinión de expertos en el tema (Maldonado, Chio y Gómez, 2007), esta identifica once características importantes a tener en cuenta en el momento de evaluar la vulnerabilidad sísmica de estas edificaciones y se les da un grado de importancia a ellas basados en la opinión de expertos, estas características y su importancia son analizadas bajo la teoría de funciones difusas. 3.2 Tipos de mampostería En Colombia la mampostería se clasifica en: • Mampostería no reforzada • Mampostería reforzada (totalmente inyectada y parcialmente inyectada) • Mampostería parcialmente reforzada Figura 3. Tipos de mampostería reforzada Fuente: (Ortiz, 2017) • Mampostería de cavidad reforzada Figura 4. Esquema mampostería de cavidad reforzada Fuente: (Ortiz, 2017) • Mampostería de muros confinados Figura 5. Esquema mampostería de muros confinados Fuente: (Ortiz, 2017) • Mampostería de muros diafragma Figura 6. Esquema mampostería de muros diafragma Fuente: (Ortiz, 2017) • Mampostería de muros reforzada externamente Figura 7. Mampostería de muros reforzados externamente Fuente: (Ortiz, 2017) También, surge el interés por saber cómo pueden desempeñarse las viviendas de mampostería no reforzada, con el fin de minimizar el costo social y económico en un evento sísmico. En países como Perú, se encuentra una investigación que se centra en evaluar el desempeño sísmico de las viviendas de adobe de Cusco, Perú. (Tarque, Crowley, Varum, & Pinho, 2009). Para este estudio en particular, se escoge la ciudad de Cuzco por ser una de las ciudades que más viviendas de tierra tiene en Perú, un país con una intensa actividad sísmica. Los investigadores parten de una encuesta de campo desarrollada con anterioridad, en la que se hace una clasificación de las diferentes tipologías de las edificaciones de adobe de la ciudad. Con la información recopilada se crea una base de datos y se analiza estadísticamente encontrando la media, desviación estándar y se asignan diferentes funciones de distribución de probabilidad a parámetros como altura de la estructura, tipo de adobe, ancho del muro, tipo de cimentación, etc. Partiendo de estos análisis estadísticos se desarrollan ecuaciones para obtener el periodo de vibración de cada edificación y cada una de las derivas. Con estos, después de compararlos con las demandas sísmicas, se obtienen probabilidades de daños o en otras palabras, curvas de vulnerabilidad. Países con gran actividad sísmica como México, y con edificaciones muy parecidas a las de Colombia, con muchas edificaciones por fuera de las normas constructivas, debido a su crecimiento acelerado y en muy escasas condiciones económicas, también ha abordado el tema, con investigaciones como la que busca estimar la vulnerabilidad sísmica de las viviendas, ubicadas en especial en las zonas urbanas del país. (de Alba, Lewenstein, & Arzate, 2007). En la investigación proponen un índice de susceptibilidad de daños por la ocurrencia de un sismo, que permite estimar la cantidad probable de viviendas afectadas y establece una metodología para calcular este tipo el número de casas afectadas, que consiste en la comparación la cantidad de casas que se podrían ser afectadas, con los datos de daños de dos sismos recientes que tienen muy buena correlación entre ellos y mucha cercanía en tiempo y en espacio, como Tehuacán 1999 y Colima 2003. Sin embargo, la gran mayoría de investigaciones acerca del comportamiento sísmico de las construcciones hechas con mampostería, están destinadas a reforzarlas o rehabilitarlas, para ello se han creado varios artículos, informes y documentos que datan estudios para la elaboración de manuales para la rehabilitación de viviendas construidas en adobe y tapia pisada. (AIS, 2004), artículos del XXII aniversario de Arquitectura y construcción con tierra, (Núñez, 2012) en el que se documenta el transcurrir de un proyecto de capacitación para la construcción y la rehabilitación de viviendas de adobe, de la que se beneficiarían en principio 237 viviendas, finalmente terminaron de rehabilitar solo 211 y análisis realizados por estudiantes de la Universidad Javeriana en el que se estudia un reforzamiento de los muros de mampostería, mediante la colocación de listones de madera, (Gallego, 2015), en el que al final también se muestra un análisis de los costos de este reforzamiento vs. Los beneficios, esto se muestra a continuación en la Tabla No.2 y figura 8. Tabla 2. Resultados ensayos de tracción diagonal sobre muretes. Figura 8. Instalación de refuerzo en mampostería no reforzada. Como ejemplo de una evaluación de vulnerabilidad sísmica, se analiza un conjunto de viviendas y negocios de mampostería no reforzada de Tlajomulco de Zúñiga se emplea el método de inspección y puntaje, también conocido como índice de vulnerabilidad. Este método de inspección y puntaje es usado para identificar y caracterizar las deficiencias sísmicas potenciales de un edificio o grupo de edificios por medio de una calificación por puntos de cada componente significativa de la estructura. Esto permite al usarlo la determinación del índice de vulnerabilidad sísmica. Uno de los métodos más famosos usualmente encontrados en la literatura relevante consiste con el desarrollado por Benedetti y Petrini (1984) y modificado por el GNDT (Rodríguez, 2015). Este método ha sido ampliamente usado en Italia en las últimas décadas y se ha ido actualizando como resultado de experimentación continua (e.g. agiar et al. 1994, preciado, 2007 y preciado y orduña, 2014). Parte de la actualización del método consiste con el daño observado en cierto tipo de estructuras (principalmente edificios de mampostería no reforzada) después de terremotos de diferentes intensidades, resultando en una base de datos extensiva sobre daño y vulnerabilidad. El método propuesto de inspección y puntaje aplicado en el proyecto en mención se encuentra integrado por 9 parámetros que se muestran en la tabla (3). Estos parámetros han sido compilados en un cuestionario para la evaluación de la vulnerabilidad sísmica por medio de inspecciones visuales en campo y complementados con trabajo de escritorio. En la tabla se expresan los valores de vulnerabilidad para cada uno de los 9 parámetros los cuales están determinados por A, B, C o D (A: baja vulnerabilidad, D: alta vulnerabilidad). (Rodriguez, 2015) En la figura 9. Se aprecian los casos de estudio de las casas en mampostería no reforzada a las cuales se les aplica el método de vulnerabilidad. Durante la investigación y buscando la manera del reforzar y rehabilitar los muros de mampostería no reforzada, es la implementación de refuerzo horizontal en muros con ladrillo macizo de arcilla cocida. En el artículo encontrado se propone un análisis para muros de mampostería representativos de la ciudad de Tunja con la implementación de alambres de acero como alternativa de refuerzo horizontal. (Páez Moreno, Parra Rojas, & Gutiérrez, 2009). Existen otras investigaciones destinadas más a analizar las variables que influyen en el comportamiento de estos materiales frente a un evento sísmico y a analizar las bases de la filosofía del diseño sísmico de estructuras de mampostería. (Alcocer, 1997) Tabla 3. Parámetros necesarios para el uso del Método de Inspección y puntaje. Figura 9. Viviendas analizadas mediante el método de vulnerabilidad sísmica. Sin embargo, todas estas investigaciones están encaminadas a evaluar la vulnerabilidad sísmica de este tipo de estructuras y entender su comportamiento durante un evento sísmico, buscando finalmente la rehabilitación de las estructuras de este tipo que tengan una vulnerabilidad sísmica alta, es por esto que infinidad de autores han investigado como rehabilitar este tipo de estructuras según el daño, si estuvo sometida a eventos sísmicos, o según su vulnerabilidad medida según alguna metodología, en especial cuando no ha sido sometida a eventos sísmicos, para así proporcionar alguna rehabilitación que permita minimizar el costo social y económico de estas a la hora de un movimiento telúrico, como son (Zúñiga Cuevas & Terán Gilmor, 2008), (Yamin, Phillips, Reyes, & Ruiz, 2007), (Yamin et al., 2007) etc. En la tabla 4. Se muestra un comparativo de dos métodos que son considerados significativos para un análisis de vulnerabilidad en las edificaciones, en donde ambos analizan los mismos aspectos sobre las viviendas, pero difieren en su manera de dar la solución a los diversos problemas que presentan estas edificaciones, para ellos se basan en más análisis de diferentes autores, que se resumen en la siguiente tabla. Tabla 4. Comparativo de métodos de análisis de vulnerabilidad y reforzamiento. 4 DESCRIPCIÓN DE LA METODOLOGÍA PARA LA EVALUACIÓN DEL RIESGO SÍSMICO La metodología que utilizaremos para la evaluación de la vulnerabilidad sísmica de las estructuras en mampostería de más de dos pisos, es una ampliación y adaptación de la metodología PERCAL 6 para la evaluación del riego sísmico, desarrollada en la Universidad EAFIT de Medellín (Jaramillo, 1997), con la enorme ventaja de tener un alto grado de detalle en la obtención de las pérdidas de cada edificación. Esta metodología está desarrollada en el artículo académico METODOLOGÍA PARA LA EVALUACIÓN DEL RIESGO SÍSMICO DE PEQUEÑAS Y MEDIANAS CIUDADES. ESTUDIO DE CASO: ZONA CENTRO DE LA CIUDAD DE ARMENIA – COLOMBIA. En este trabajo se plantea una metodología específica para la determinación del riesgo urbano de pequeñas y medianas ciudades. Para la determinación del riesgo sísmico se debe llevar a cabo una estimación de la amenaza sísmica y una evaluación de la vulnerabilidad sísmica. 4.1.Amenaza sísmica: La estimación de la amenaza sísmica es posible realizarla mediante métodos probabilísticos y también determinísticos, estos tienen en cuenta variables como: - Tipo y características de las fuentes sismogénicas que pueden potencialmente producir sismos que afecten la ciudad y estudios geológicos, sismológicos y geotectónicos aportan información en este contexto. - Sismicidad histórica de la zona - Aspectos como magnitudes máximas de acuerdo a las fallas y longitudes de ruptura probables. -Distribución espacio-temporal de los sismos en la zona de estudio o cerca de ella. - Atenuación de las ondas sísmicas. - Registros acelerográficos disponibles. Existen en la actualidad metodologías aceptadas para la evaluación de la amenaza sísmica que involucran en mayor o menor grado cada una de las variables o características anteriores. Es importante aclarar en este punto que la intensidad del sismo esperable en el sitio debe ser entendida en términos generales como los valores de aceleración, velocidad, desplazamiento o coordenadas espectrales de cualquier variable que permita inducir sobre la estructura solicitaciones que requieran su respuesta ante ella dinámicamente. En términos generales, cualquier modelo probabilístico o determinístico puede emplearse para la estimación de la amenaza en el sitio, y aunque los programas de computador que miden estas amenazas usan como dato de entrada la aceleración en el sitio, ésta puede ser sustituida fácilmente por cualquier otro parámetro que induzca a la estructura solicitaciones dinámicas (incluso registros reales o sintéticos de historias contra el tiempo de aceleraciones, velocidades, desplazamiento, demandas energéticas, etc.). De esta manera no existe limitación práctica para la aplicación de la metodología propuesta. 4.2.Vulnerabilidad sísmica: Una vez establecida la amenaza sísmica potencial sobre la ciudad, zona de estudio o estructura en específico, se debe evaluar la vulnerabilidad de la o las estructuras ante dicha amenaza, esto se refiere a la afectación o daño que pueden tener las estructuras ante la ocurrencia del sismo en estudio. No se puede perder de vista que lo que se está intentando predecir son los riesgos de perdida de una parte o todas las estructuras de toda una ciudad, zona o estructura individual, debido a la ocurrencia de un sismo, por lo tanto es necesario emplear modelos simplificados que permitan “predecir” el nivel de daño de las edificaciones al presentarse dicho sismo. La mayoría de los métodos para predecir pérdidas a nivel de pequeñas y medianas ciudades, zonas o individuos, están basados en una evaluación general de vulnerabilidad y en una globalización de los resultados de pérdidas. En la metodología planteada en el artículo ya mencionado, se calculan las pérdidas (estructural y no estructural) probables de cada una de las edificaciones que componen la ciudad o zona, y se plantea el escenario final de riesgo que se determina como la suma de las contribuciones particulares de pérdidas de cada una de las edificaciones de la zona o ciudad. Este enfoque filosófico presenta la ventaja de que el grado de detalle en la estimación de las pérdidas es muy alto. La desventaja principal del método es que debido a esto su campo de aplicación puede estar restringido a ciudades no muy grandes o subsectores de grandes ciudades, debido principalmente a lo dispendioso y costoso que puede resultar la recolección de la información primaria para ciudades de gran tamaño. 5 EVALUACIÓN DE LA VULNERABILIDAD SÍSMICA DE LA ESTRUCTURA Los avances científicos y académicos conseguidos en los últimos años en la ingeniería han permitido desarrollar bases que facilitan efectuar un diseño de estructuras con una razonable seguridad para las edificaciones y que busca de manera principal minimizar las pérdidas materiales y en especial salvaguardar la vida de los ocupantes de dichas estructuras. Estos avances también han hecho posible aplicar criterios económicos en los diseños sismoresistentes buscando crear estructuras menos fuertes que lo necesario con el fin de tener un menor costo inicial de las estructuras. Por esta razón, al ser éstas sometidas a un movimiento sísmico severo, deberían sufrir daños controlados, sin llegar al colapso. El comportamiento sísmico adecuado de una estructura depende, además de su resistencia, de su habilidad de disipar energía vibratoria a partir del instante en que sus deformaciones exceden el límite elástico. La vibración de la estructura en el rango inelástico durante sismos fuertes significa, por lo tanto, la ocurrencia de daños estructurales y no estructurales. Esto no debe confundirse con el comportamiento deficiente que una estructura puede tener frente a un sismo incluso moderado, debido a un déficit de resistencia o a una ductilidad escasa, es decir, con su vulnerabilidad. Se acepta, en general, y así se recoge en algunas normativas, que los edificios se diseñen para resistir sismos fuertes sin colapso, aun cuando se produzcan daños estructurales severos; sismos moderados con daños estructurales moderados y no estructurales aceptables y sismos leves sin daño.(Medianas, Estudio, Zona, & Diego, 1997). De acuerdo a lo ya mencionado, la metodología que se va a utilizar para poder obtener una medida de la vulnerabilidad para el presente trabajo, es basada en un índice de daño, y es la siguiente: Si se tiene en cuenta que la vulnerabilidad (V) es el nivel de daño D esperado que puede presentarse sobre una clase de construcción como consecuencia de la manifestación de un sismo dado con intensidad I tenemos que V es una función probabilística P de la razón D/I: 1 Se puede relacionar un índice de daño para cada intensidad del movimiento con una vulnerabilidad cualitativa asociada dependiendo del estado discreto del daño. Para tal motivo se deben escoger escenarios para un sismo leve, moderado y fuerte con el fin de comparar el índice de daño global con los estados discretos del daño en cada uno de ellos. En el estudio de caso se utilizó el sismo leve como uno lejano con período de retorno de 10 años, el sismo moderado como uno intermedio con período de retorno de 100 años y el sismo fuerte como uno cercano con período de retorno de 475 años. Sin embargo, de acuerdo a las condiciones específicas de cada ciudad lo anterior puede ser replanteado. En cualquiera de los escenarios planteados la vulnerabilidad debe ser la misma y para tal efecto se debe escoger una matriz de vulnerabilidad adecuada como se verá más adelante. Los índices de daño con que se va a entrar a la matriz deben contener tanto el daño estructural como el no estructural (dado que en la mayoría de los casos el valor de las pérdidas no estructurales superará a las pérdidas estructurales en varios órdenes de magnitud). Para tal efecto se calcula cada índice de daño, y se obtiene el índice de daño total.2 1 Rev. Int. de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 5 2 Metodología Para La Evaluación Del Riesgo Sísmico De Centro De La Ciudad De Armenia - Colombia Aunque la relación porcentual de aporte al índice de daños total puede variar de acuerdo a las condiciones locales de cada ciudad, se estima en términos generales que dicha distribución puede ser alrededor de: Para estructuras Aporticadas: Para estructuras en madera, bahareque, mampostería y muros portantes: Dónde: IDT = Índice de daño total, IDE = Índice de daño estructural, IDNE = Índice de daño no estructural. Con estos índices de daño y con sus respectivos estados discretos del daño se puede obtener una vulnerabilidad cualitativa de acuerdo con el siguiente criterio (estos criterios también pueden ser modificados en otros contextos): Según la normativa vigente en Colombia (NSR-10, AIS 2006), se permite que para un: • Sismo leve: Ocurren daños leves en elementos no estructurales y ninguno en elementos estructurales. • Sismo moderado: Ocurren daños considerables en elementos no estructurales y moderados en elementos estructurales. • Sismo fuerte: Ocurren daños totales en elementos no estructurales y considerables en elementos estructurales sin colapso de la estructura. De acuerdo con esto se pueden establecer los rangos de vulnerabilidad de la siguiente manera: Si una estructura en un sismo fuerte tiene daños grandes en sus elementos estructurales pero sin colapso de la estructura, su vulnerabilidad no debería ser media o alta sino baja; pero por el contrario si una edificación en un sismo leve colapsa su vulnerabilidad lógicamente sería alta. Este criterio permite asociar a la vulnerabilidad, además de las características físicas de la estructura, las características del suelo sobre el que está cimentada, pues se ha visto que los daños en una edificación están muy relacionados con esta variable. Con este criterio se establece claramente la vulnerabilidad como un aspecto global que involucra la estructura y su entorno. Como se había mencionado anteriormente, para poder relacionar el índice de daños con la vulnerabilidad, necesariamente se deben asociar éstos con un estado discreto del daño que especifique de una manera cualitativa el grado de deterioro de la estructura para cada índice. Para tal efecto se hizo uso de la matriz de daño (Tabla 5) propuesta según Mena (2002) por el EERI (1996) Tabla 5. Matriz de daño del EERI (1996) Nivel Índice de Daño (%) Estado Discreto del Daño Ninguno 0 Sin daño Ligero 0 – 5 Daño no estructural aislado Moderado 5 – 25 Daño considerable no estructural y daño estructural ligero Severo 25 – 50 Daño estructural considerable y daño no estructural excesivo Total 50 – 70 Más económico demoler que reparar Colapso > 70 Colapso de la estructura De acuerdo con esta caracterización del daño se construyó la siguiente matriz de vulnerabilidad (Tabla 6): Tabla 6. Matriz de Vulnerabilidad Sistema Aporticado. Vulnerabilidad Tipo de Sismo Leve Moderado Fuerte Baja 0 - 5 0 - 25 0 - 50 Media 0 - 25 25 - 50 50 - 70 Alta 25 - 100 50 - 100 70 - 100 Esta matriz relaciona el índice de daño según EERI (1996), Mena (2002) con su respectiva vulnerabilidad para cada tipo de sismo de acuerdo a la filosofía planteada. Está matriz puede ser modificada, usando criterios locales de daño admisible. Teniendo en cuenta que en esta matriz están incluidos tanto los elementos estructurales como los no estructurales y sabiendo que para estructuras como: bahareque (madera-bambú), mampostería simple, confinada y muros portante, todos los elementos son estructurales, los valores de la matriz en la Tabla 2 se reducen en un 30% para este tipo de edificaciones. Tabla 7. Matriz de Vulnerabilidad Sistema Muros Portantes Vulnerabilidad Tipo de Sismo Leve Moderado Fuerte Baja ---------- ---------- 0 - 20 Media ---------- 0 - 20 20 - 40 Alta 0 - 70 20 - 70 40 - 70 En el caso particular del presente trabajo, las edificaciones son construidas en mampostería confinada, y el sistema estructural en el que se soporta, es un sistema de muros portantes. Por esta razón el grado de vulnerabilidad de las estructuras en muros portantes es mucho mayor a las de un sistema aporticado, esto debido a que la estabilidad del sistema depende de la integridad de los muros que soportan las cargas de la edificación y un daño mínimo en estos muros conlleva a una redistribución en la configuración de las cargas y esto podría llevar fácilmente al desplome parcial o total de la estructura. Por otro lado para que el sistema estructural funcione de manera apropiada, debe haber una longitud mínima de muros en las direcciones principales del proyecto, esto con el fin de poder asumir de manera apropiada los sismos a los que se pueda ver sometida la estructura. Es por las razones ya mencionadas que la vulnerabilidad del sistema va a depender en gran parte de la redundancia de dicha longitud mínima de muros en cada dirección, pues mientras menos longitud de muros tenga la edificación en sus dos sentidos principales, se va a ver más expuesta la edificación a, con perder solo un bajo porcentaje de muros, poner en juego su estabilidad. Esta es la razón principal por la que solo las estructuras con redundancia de muros podrían verse circunscritas en una amenaza baja o media, pues en la gran mayoría de edificaciones de estas características se clasifican como estructuras con una alta vulnerabilidad sísmica, y más en países en vías de desarrollo como el nuestro, lo que se agrava de mayor manera si tenemos en cuenta las características de estas edificaciones en barrios subnormales, que es el objetivo directo del desarrollo de la presente monografía. 6 EVALUACION DE LONGITUD MINIMA DE MUROS CONFINADOS Los muros confinados estructurales deben ubicarse principalmente lo más cerca posible de la periferia buscando la mejor simetría y la mayor rigidez torsional, además si la vivienda es de varios pisos, los muros que hacen parte del sistema de resistencia de cargas deben tener continuidad del primero al último piso de la estructura. La longitud de muros en cada una de las direcciones no debe ser menor al resultado de la ecuación E.3.6-1: Ecuación E.3.6-1 (NSR-10, AIS 2006) El Coeficiente Mo se lee en la Tabla E.3.6-1 este valor depende de la ZONA SÍSMICA y del coeficiente Aa (este coeficiente es el que representa la aceleración horizontal pico efectiva, para diseño). Tabla E.3.6-1 (NSR-10, AIS 2006) En la NSR-10 Titulo A en el Apéndice A-4, es posible encontrar los valores correspondientes del Aa, los cuales le servirán para encontrar en la tabla anterior su respectivo valor Mo. En caso de que no se encuentre el valor correspondiente se debe realizar una regresión lineal con los datos de la tabla para encontrar el valor de Mo para el Aa específico. Y Ap. es el área del piso que soporta los muros que se están calculando 7 CASO DE ESTUDIO. Se presentará el siguiente caso de estudio de una casa de 3 niveles, de la cual se arrojará información representativa de su vulnerabilidad estructural, en este ejemplo se plasmará de manera subjetiva lo que sucede en la mampostería al no ser reforzada y ser sometida a tantas cargas. El caso de estudio que se expone, es una vivienda de tres niveles, constituido su sistema estructural de mampostería no reforzada, ubicado en el municipio de Medellín, donde la sismicidad está catalogada en intermedia. Las cargas a las cuales estará sometida la estructura son las de losa, acabados, y carga de techo en madera, la vivienda se encuentra ubicada en una esquina. El área total de construcción es de 530.61 m2 distribuidos de la siguiente manera: Primer piso 139.39 m2 Segundo piso 129.84 m2 Tercer piso 130.69 m2 Cuarto piso 130.69 m2 8 DESARROLLO CASO DE ESTUDIO Para el estudio de caso se revisa el edificio en mención tomando como premisa que este sea de 4 niveles, ejercicio que fue desarrollado en clase mampostería estructural, con la finalidad de revisar el comportamiento de la estructura, bajo criterios sísmicos asignados y cercanos a la realidad del caso. La siguiente propuesta desarrolla el análisis sísmico y estructural de una vivienda de 4 niveles ubicada en el municipio de Medellín edificada con muros de arcilla (mampostería), esta evaluación es realizada y avalada por fundamentos presentados en el actual reglamento colombiano de construcción sismorresistente NSR-10. Se realizará el desarrollo y verificación de la fuerza horizontal equivalente (FHE) contra los resultados del modelo En el desarrollo del ejercicio se modelara la estructura en programas de diseños (AUTOCAD Y ETABS), a los cuales se les suministrara parámetros para su correcta ejecución, luego serán utilizados para extraer resultados que serán comparados con cálculos manuales realizados por el ingeniero con la finalidad de que el diseño sea lo más acertado y no dejar todo el análisis a una máquina, partiendo de esta premisa se dará al final un diseño óptimo para un muro de mampostería seleccionado al azar bajo los parámetros dados por el docente. Al final del documento se presentarán los diseños del muro por esfuerzos de rotura y permisibles y un plano detallado con el refuerzo obtenido. 8.2 Alcance Estas memorias de cálculo hacen referencia únicamente al proyecto en estudio, se incluye una descripción del sistema estructural empleado, predimensionamiento estructural, obtención de los parámetros sísmicos, obtención de las cargas vivas y muertas del edificio 8.3 Aspectos generales Nombre del proyecto: EDIFICIO QUINTERO OSORIO Localización: MEDELLIN Nombre del ingeniero diseñador: ESTEBAN HOYOS ZAPATA 8.4 Descripción general del proyecto El proyecto en estudio es de uso residencial, siendo una casa de 4 niveles construida de mampostería para el caso de estudio, está posicionada en la esquina de una manzana, el edificio presenta el siguiente dimensionamiento Placa de contrapiso: 1 Ancho (m): 7.80m Largo (m): 17.84m Altura máxima (m): 10.08 m Número de pisos: 4 niveles Altura de entrepiso: 2.52 m Espesor de losa de contra piso: e: 0.12m 8.5 Documentos de referencia • El presente documento está basado en las especificaciones del reglamento colombiano de construcciones sismorresistentes NSR 10. • Notas y videos de clase • Diseño arquitectónico suministrado • Parámetros sísmicos suministrados por el docente para el caso de estudio. 8.6 Bases generales para el diseño sísmico De acuerdo a la localización de la edificación, se obtienen los siguientes parámetros sísmicos extraídos por la norma: • Localización del edificio: MEDELLIN • Amenaza sísmica: INTERMEDIA • Tipo de suelo: TIPO C • Coeficiente Aceleración horizontal pico efectiva (Aa): 0.15 • Coeficiente Velocidad horizontal pico efectiva (Av): 0.20 • Coeficiente de amplificación periodo cortos (Fa) 1.2 • Coeficiente de amplificación periodos intermedios (Fv) 1.65 • Coeficiente aceleración pico efectiva umbral de daño (Ad) 0.07 • Coef. aceleración pico efectiva reducida para seguridad (Ae) 0.13 • Grupo de importancia I • Coeficiente de importancia 1 8.7 Cargas a usar por metro cuadrado y cargas lineales; muertas y vivas Cargas muertas Ventanas (ton/m) 0.045 Vigas descolgadas (ton/ml) 0.072 Fachadas y particiones de mampostería (ton/m2) 0.3 Afinado de piso y cubierta (ton/m2) 0.16 Peso propio de la los (ton/m2) 0.28 Muro no estructural (ton/m) 0.37 Vigas de escalas (ton/m) 0.15 Cargas vivas Cuartos privados y corredores (ton/m2) 0.18 Masa total cargas muertas (ton) 99.06 Peso total del edificio (ton) 396.23 NOTA: para la suma de las cargas muertas en el edificio se suman netamente; fachada y particiones, afinado de piso y cubierta, peso propio, vigas de escalas, las otras cargas ya están solicitadas dentro de las anteriores mencionadas, por eso no se toman en cuenta. 8.8 Gráfico 3d de la estructura modelada A continuación, se presenta el edifico modelado en ETABS. 8.9 Materiales y secciones utilizadas en la modelación A continuación, se muestra la definición de los materiales a usar y sus respectivas secciones, en donde vamos a nombrar de la siguiente forma VC 12X25 VIGAS DE CONEXIÓN QUE NO TIENEN NINGUN PESO VM 12X25 VIGAS DE MAMPOSTERIA VL 12X25 VIGAS DESCOLGADAS Para estas vigas se definen las propiedades de los materiales de la siguiente forma: • Tipo de mampostería a evaluar: ARCILLA NO INYECTADA • F´m experimental: 10 Mpa • Concretos: peso 2.400 t/m3 • Concretos: E 2188197 t/m2 • Concretos: F´c 2100 t/m2 • Mampostería NI: peso 1.300 t/m3 • Mampostería NI: E 412500 t/m2 • Mampostería NI f´m 1000 t/m2 • Mampostería INY: peso 1.800 t/m3 • Mampostería INY: E 750000 • Mampostería INY: f´m 1000 t/m2 • Be 120 mm • Be 66 mm Se identificarán en el programa mediante la siguiente nomenclatura; H210 (CONCRETO) – MA100 (MAMPOSTERIA NO INYECTADA) – MAR100 (MAMPOSTERIA INYECTADA). 8.10 Análisis sísmico – fuerza horizontal equivalente (FHE) El sistema de la fuerza horizontal equivalente FHE, es utilizado para evaluar las fuerzas sísmicas de diseño y consiste en reemplazar las fuerzas del sismo por fuerzas laterales Fx, que son aplicadas a nivel de piso, equilibrando la cortante de base. Para la determinación de este método se seguirán los siguientes pasos: 1. Evaluación de la masa 2. Calculo del periodo fundamental 3. Calculo del espectro de diseño 4. Determinación de la cortante de la base 5. Ajuste de la cortante basal A continuación, se enunciarán el paso a paso mostrando los resultados obtenidos de las hojas de cálculo propias, hasta llegar a obtener la FHE y compararla con el programa para luego realizar el ajuste de la misma. Se procederá determinando en primera instancia el Periodo fundamental de la estructura mediante las ecuaciones siguientes De la anterior tenemos y con las condiciones de la edificación: Ct: 0.049 Alfa 0.75 Periodo fundamental: Ta= 0.28 Seudoacaleración Sa= 0.45 Para el ejemplo bajo estudio, una vez que se ha definido el periodo fundamental de vibración del edificio, se toma el espectro de diseño que rige en Medellín y así proceder a evaluar el cortante basal, la tabla siguiente muestra los resultados obtenidos: Obtenido todo el análisis anterior, se procede a encontrar la cortante en la base Vs: Sa*g*M De donde: Sa: 0.45 g: 9.81 m/s2 M: 396.23 ton/g Resolviendo ecuación: Vs=178.30 ton 8.11 Verificación de la FHE calculada manualmente con la del modelo Para la realización del siguiente proceso, se tiene en cuenta el resultado anterior, se procede a ingresar al modelo todos los parámetros sísmicos para calcular la FHE, de donde obtenemos el siguiente resultado, para ver el proceso se invita al docente a interactuar con el modelo anexo en donde encontrara la información necesaria: FHE ENCONTRADA MANUALMENTE Vs: 178.30 ton FHE ENCONTRADA EN MODELO Vs: 182.31 ton Para calcular el ajuste basal, ingresamos el espectro al programa y calculamos para Sx -Sy, obteniendo Sx: 95.73 ton Sy: 95.73 ton Considerando que el edificio no es irregular consideramos para el ajuste el 80% Vs: 178.30 * 80%= 142.64 Calculamos el factor de ajuste 142.64/95.73= 1.49 -----------------FACTOR DE AJUSTE BASAL. De donde obtenemos BASAL AJUSTADA PARA EL PROGRAMA: 142.64 ton Para el diseño de mampostería se tomará el siguiente muro 8.12 Diseño del muro a flexo compresión de mampostería por esfuerzos admisibles En este punto se ingresarán al programa todas las combinaciones de carga dadas por la NSR 10, para el diseño de esfuerzos admisibles se usarán las combinaciones de servicio que se muestran a continuación: Para el diseño se extraerán del modelo corrido las fuerzas para cargar la hoja de cálculo y realizar el diseño por esfuerzos admisibles. Se usará la hoja de programación suministrada por el docente Para la revisión de los resultados, ver ANEXO – DISEÑO MUROS EN MAMPOSTERIA FINAL Como conclusión en este diseño por esfuerzos permisible, en el programa tenemos un CASO 3B, por lo tanto, se debe rediseñar. 8.13 Diseño del muro a flexo compresión de mampostería por método de resistencia Para el cálculo del diseño de este muro se usarán las combinaciones de cargas últimas dadas en la NSR 10, a continuación, se presentan: Para el diseño se extraerán del modelo corrido las fuerzas para cargar la hoja de cálculo y realizar el diseño por rotura, para la revisión de los resultados, ver ANEXO – DISEÑO MUROS EN MAMPOSTERIA FINAL. Como diseño obtenido, tenemos que el refuerzo mínimo necesario para el muro es 2 barras N° 2 en ambos extremos (ver hoja de cálculo). Es necesario para el diseño en mención establecer elementos de borde con un LDZ de 0.66m 8.14 Verificación y diseño de la cortante Se evalúa la cortante mediante la NSR 10 – TITULO D.5.8.4, para todos los casos de carga última. De este cuadro, el cortante cumple, es mayor que la cortante ultima en todas las cargas combinadas. 8.15 Dibujo en planta y alzado de muro analizado 8.16 Determinación de la vulnerabilidad sísmica a. Determinación de la longitud mínima de muros por piso: Nivel de Piso Ap. nivel 1 Ap. nivel 2 Ap. nivel 3 Ap. nivel 4 Ap. Total Primer Nivel 139.39 139.39 139.39 92.93 511.1 Segundo Nivel N.A. 129.84 129.84 86.56 346.24 Tercer Nivel N.A. N.A. 130.69 87.13 217.82 Cuarto nivel N.A. N.A. N.A. 130.69 130.69 (*) Áreas en m2 Se considera para el Ap. el área en m2, además cuando la vivienda cuenta con una cubierta liviana, es posible multiplicar el área de la última losa de concreto calculada por 2/3, según lo especifica la NSR 10 en el Titulo E3.6.4. Con esta información se saca la tabla para el cálculo de las longitudes mínimas de muros para cada piso, teniendo en cuenta que el ancho de los muros es t = 0.12 m Nivel de Piso Mo Ap. (m2) t (mm) L min. (m) Primer Nivel 13 511.1 120 55.37 Segundo Nivel 13 346.24 120 37.51 Tercer Nivel 13 217.82 120 23.60 Cuarto nivel 13 130.69 120 14.16 La longitud de muros mínima se aplica únicamente para aquellos muros confinados que son continuos desde su cimentación hasta la cubierta y que no tengan ninguna abertura entre ellos, es posible tomar una mayor longitud de muros, lo que importara es que no se tome una longitud de muros menor a la longitud mínima (L min.). Debido al valor de la longitud mínima de muros que nos dio tan alta para el primer piso y a que la longitud real de muros confinados de ese piso es 67.81 m, la Vulnerabilidad sísmica de la estructura que analizamos en el estudio de caso, corresponde a una Vulnerabilidad Sísmica ALTA. 9. CONCLUSIONES • En nuestro país contamos con muy buenas betas de barro que tienen todas las características necesarias para hacer ladrillos de muy alta calidad, ya que en al menos dos ladrilleras de nuestro país, que manejan los más altos estándares de calidad, se ha podido llegar a producir unidades de mampostería con resistencias tan o más altas que las obtenidas internacionalmente. Esto sumado a lo económico que es producir unidades de este tipo de material, al déficit de vivienda del que adolecemos y la alta demanda por parte de las personas de más bajos recursos a la hora de escoger un material para ir construyendo sus edificaciones ha hecho que la gran mayoría de nuestros barrios populares estén construidos en este material. • Hemos podido corroborar el buen comportamiento de la mampostería frente a cargas verticales, ya que aguanta solo por la amalgama de los materiales que lo componen a sostener muchos pisos sin ninguna falla de consideración. Sin embargo también hemos comprobado, lo frágil que puede ser el material a la hora de tener que asumir cargas laterales, como las sísmicas, de viento o provenientes de maremotos o huracanes. Debido a esto es que la vulnerabilidad de este tipo de estructuras frente al sismo de diseño, que en el 90 % de las ciudades de Colombia no se ha presentado aún, es relativamente alta y puede presentar incursiones de la estructura en el campo plástico de manera temprana o frente a sismos de no muy grandes proporciones. • El tener una cantidad mínima de muros en las dos direcciones principales de la edificación, puede dotar a un sistema de muros cargueros de una buena rigidez que le permita enfrentar los esfuerzos inducidos por una carga horizontal. Sin embargo cabe resaltar que, como en este sistema prácticamente todos los muros, al menos los que no tengan aberturas, hacen parte del sistema de soporte de las cargas, con la perdida por daño de un muy pequeño porcentaje de estos muros se puede ver comprometida de seria manera la estabilidad de la estructura. • La gran mayoría de edificaciones de mampostería en barrios sub normales son construidas con unidades de perforación horizontal, con mano de obra sin la suficiente formación, con unidades de mampostería sin las más altas especificaciones y sin ningún refuerzo interno, ni en las pegas del aparejo trabado. Teniendo en cuenta todas estas características y que normalmente terminan con el paso de los años siendo estructuras de más de dos pisos de altura, es completamente necesario intervenirlas con el fin de que al momento que llegue el sismo de diseño esperado estas estructuras no colapsen poniendo en riesgo la vida de sus habitantes o tengan daños demasiado costosos. • La falla esperada para este tipo de estructuras al verse sometida a cargas laterales inducidas por un sismo u otra fuerza externa crean en este tipo de estructuras una falla frágil frente a cargas relativamente bajas. Por esta razón la mejor manera de reforzar este tipo de estructuras es mediante un sistema de reforzamiento exterior de los muros cargueros, que consiste en una malla electro soldada adherida externamente a ellos por medio de unos pines y un pañete o revoque de alta resistencia. Esto sería suficiente en las edificaciones con una buena cantidad de muros de carga en ambas direcciones ya que la ductilidad del acero le daría la posibilidad de asumir estas cargas laterales sin incursionar o haciéndolo muy poco en el rango inelástico, y en las que no tengan la cantidad mínima de muros en las direcciones principales, es posible que con la construcción de un muro en cortante, en concreto o en acero, pueda dársele la ductilidad y resistencia necesaria para disipar la energía proveniente de un sismo de proporciones medianas o grandes. • Es de vital importancia para las edificaciones construidas con mampostería de más de dos niveles diseñar un sistema de cimentación acorde al terreno en que se va a fundar la edificación, ya que como se ha visto bastamente, si estas estructuras se vieran sometidas a una falta de soporte lateral, deslizamiento del sitio donde está fundada o cualquier patología que pueda inducir cargas laterales significantes a la estructura, podría afectar de manera importante la estabilidad de esta. • La metodología utilizada para medir la vulnerabilidad sísmica de edificaciones en mampostería en el presente trabajo es una adaptación de la metodología PERCAL 6 para la evaluación del riego sísmico, desarrollada en la Universidad EAFIT de Medellín (Jaramillo, 1997) y tiene la gran ventaja de tener un alto grado de detalle en la obtención de las pérdidas de cada edificación, también es muy importante saber que esta metodología ya está calibrada con la medición de pérdidas de un evento telúrico real en nuestro país, como fue el sismo del eje cafetero del 99. Después del evento se midieron los daños de 2525 predios. Los cuales fueron visitados y estudiados con el fin de obtener su vulnerabilidad indicativa, utilizando como herramienta informática principal un sistema de información geográfica teniendo como objetivo mostrar de forma esquemática la vulnerabilidad y los posibles escenarios de daño para diferentes intensidades de un sismo. Sin embargo es muy importante mencionar que es posible desarrollar metodologías de medición cualitativa de la vulnerabilidad sísmica basadas en otros aspectos diferentes, como pueden ser velocidades alcanzadas por la estructura, desplazamientos, demandas energéticas, etc. • Para edificaciones en mampostería que se construyen después de la elaboración de los manuales sismoresistentes actuales, en nuestro país la NSR 10, son estructuras muy confiables y resistentes, pues la manera de elaboración y los materiales utilizados como materia prima de estos, en especial en nuestro país, cumplen altos estándares de calidad. Sin embargo nuestra norma castiga fuertemente este tipo de estructuras, en especial debido a la falla frágil de las unidades de mampostería y la desconfianza en su proceso de elaboración, que es altamente artesanal. Sin embargo esto debería analizarse mejor con miras a suplir el muy alto déficit de vivienda que impera en Latinoamérica y en general en los países sub desarrollados. Esto teniendo en cuenta que contamos con la materia prima, los bajos costos de fabricación de las unidades, el alto nivel de calidad alcanzado por algunas de las empresas fabricantes de este tipo de materiales, las condiciones de aislamiento térmico que estos pueden brindar a quienes habitan dichas estructuras, la preferencia vista en las grandes ciudades Colombianas por sus habitantes más vulnerables por este material para elaborar sus viviendas y las construcciones de alta calidad construidas en este material o en combinación con otro tipo de materiales en nuestro país en la última década. • Debido a que la mampostería es por mucho el material más utilizado en los barrios populares de las ciudades colombianas para la construcción de unidades de vivienda, es de vital importancia entender el comportamiento de este tipo de estructuras en el caso de la ocurrencia del sismo de diseño esperado, y desarrollar formas de medición de la vulnerabilidad de estas edificaciones que permitan evaluar antes de la eventual llegada de dicho movimiento los posibles daños a los que las estructuras tendrán, para poder buscar así alguna solución, ya sea de repotenciación por medio de un reforzamiento externo o la construcción de un muro de cortante en concreto o en acero u otro tipo de solución. • El reforzamiento de este tipo de viviendas en barrios subnormales en nuestro país es algo completamente necesario y urgente, ya que se cree que en aproximadamente el 90 % de nuestras grandes ciudades no han sufrido aun el sismo de diseño esperado y consignado en la norma NSR 10 y se puede demostrar de manera clara que si alguna de estas ciudades se viera sometida a dicho sismo, la gran parte de estos barrios subnormales y en especial las edificaciones de mampostería de más de dos pisos se verían altamente afectadas y sumarian el mayor porcentaje de pérdidas en materiales y vidas de sus ocupantes en la ciudad sometida a dicho evento. 10. CRONOGRAMA ACTIVIDAD MES 1 (Marzo-2021) MES 2 (Abril-2021) MES 3 (Mayo-2021) MES 4 (Junio-2021) Revisión de alcance, objetivos y cronograma de actividades X Revisión bibliografía con asesor, escrito de avance de trabajo 20% aproximadamente X Revisión de bibliografía y generación de escrito de un 40% de entrega final X Entrega de un 60% del trabajo X Comienzo de estudio de caso propuesto por asesor X Revisión por parte del asesor del estudio de caso para generar observaciones y entregables X Generación de un 80% del trabajo + desarrollo de observaciones por parte del asesor X Revisión de conclusiones y estudio de caso X Entrega de 100% del trabajo X 11. BIBLIOGRAFÍA AIS. (2004). Manual para la rehabilitación de viviendas construidas en adobe y tapia pisada. Asociación Columbiana de Ingeniería Sísmica. Alcocer, S. M. (1997). Comportamiento sismico de estructuras de mamposteria - una revision. XI Congreso Nacional de Ingeniería Sísmica. de Alba, H. R., Lewenstein, B. P., & Arzate, S. P. 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