Tesis Daniela Bustos HernÃ¡ndez. Ãltima RevisiÃ³n.21 nov 12

FACULTAD DE INGENIERA Francisco Daz Covarrubias

Metodologa para el clculo de ndices de vulnerabilidad ssmica para estructuras

estratgicas en la zona conurbada Veracruz-Boca del Ro

T E S I S

Para acreditar la Experiencia Recepcional de la Carrera de Ingeniera Civil

Presentado por:

Daniela Bustos Hernndez

Dirigido por:

Dr. Alejandro Vargas Colorado

Boca del Ro, Ver., Noviembre de 2012

Dedicatorias y Agradecimientos

A Dios

Por haberme dado la vida, la familia y a toda la gente que me rodea, gracias por

poner en mi camino a todos esas personas maravillosas y por hacer de m

alguien de bien. Definitivamente: El Seor es mi pastor y nada me faltar

A mi Madre

La Sra. Mara Luisa Hernndez Caballero porque gracias a ella he llegado a

donde estoy. Gracias por corregirme cuando no voy siguiendo el camino correcto

pero sobre todo por estar siempre al pie del can ,pendiente de m y de mis

hermanos, haciendo hasta lo imposible por que cumpla mis metas, por ser la

mejor madre del mundo . Este logro no es solo mo, es de las dos. Muchas gracias

por darme la vida y por ayudarme a ser una persona de bien, espero nunca

defraudarte. Te amo mami.

A mi Padre

El Sr. Csar Bustos, gracias a ti hoy puedo culminar este sueo, que desde siempre

tuve, terminar una carrera, no solo por tu ayuda econmica sino por la confianza

y fe que depositaste en m desde que era pequea, espero te sientas orgulloso de

m y nunca te sientas defraudado. Gracias por darme esa confianza que siempre

me has tenido .Te quiero papi.

A mis hermanos

Csar Alejandro y Aldo, espero que este logro sea un ejemplo para que ustedes

tambin terminen una carrera. Los quiero a mi manera y deseo sean personas de

bien. Recuerden el hijo sabio, alegra al padre.

A mis Abuelitos

Mara Eugenia y Luis, gracias por estar siempre al pendiente de m y por quererme

mucho, en verdad son unas de las personas ms importantes en mi vida y parte

de este logro va dedicado a ustedes. Los quiero mucho Abues y espero estn

orgullosos de m.

A mi To

Jos Luis Hicho, gracias to por quererme como a su hija y siempre estar

pendiente de m a pesar de la distancia. Lo quiero mucho y s que soy

correspondida de la misma manera, confi en que este orgulloso de m, y

en verdad gracias por siempre hacerme sentir especial.

A Mario Santamand Heredia

Por acompaarme durante varios aos pero sobre todo en esta etapa tan

importante de mi vida, por darme nimos en los momentos difciles,

ayudarme en todo lo que estuvo a tu alcance y sobre todo por confiar en

lo que soy y en lo que puedo hacer. Gracias amor por todo, eres una parte

importante de este logro. Te amo

A Irma Menndez Palacios

Por ser m mejor amiga, mi comadre y mi compaera de batalla. Por

ofrecerme t amistad durante todos estos aos, y luchar conmigo contra

todas las adversidades que se nos presentaron. Por darme nimos cuando

no le vea fin a algo, por regaarme cuando sala mi lado stitch y por

rer, llorar y enojarnos juntas. Eres ms que m mejor amiga, eres mi

hermana, te quiero Gera.

Al Dr. Alejandro Vargas Colorado

En verdad muchas gracias por haberme dado la oportunidad de hacer mi

tesis y el servicio social con usted, ya que un da no saba que iba a hacer

para mi ltimo semestre, y usted llego con esa gran oportunidad, creo que

no pude caer en mejores manos. Adems es un ejemplo a seguir porque es

uno de los pocos maestros que tienen ese espritu de servicio y

responsabilidad. De todo corazn gracias.

A la Familia Santamand Heredia

Sra. Iliana, Sr. Mario, Sra. Aurora, Nayeli y Jessica, gracias por haberme

acogido en su familia y hacerme sentir parte de ella. Los quiero mucho a

cada uno de ustedes.

A la Mtra. Elsa Guadalupe Lagunes Lagunes

Por ser no solo mi maestra sino m amiga, y como dice el Ing. Molina, mi

otra madre, en verdad maestra muchas gracias por adoptarme y por

darme consejos de todo. La quiero.

A la Maestra Sigrid Garca Jerezano

Por ser parte de mis cimientos. Gracias porque desde que era una nia

siempre crey en m y en mi talento, le tengo un lugar muy especial en mi

corazn, y nunca olvidare que me quera ms que mi maestra.

A mis amigos del servicio

Sarita, Fernndo, Franyutti, Carlos y Alejandro Eduardo, por brindarme su

amistad y hacer que este semestre fuera uno de los mejores de la

Universidad, nunca olvidar cada momento y frases que dijimos. Espero

dentro de unos aos, cuando seamos viejitos, reunirnos y recordar todo

esto, los quiero a todos.

A mis amigos

Araceli Gmez, Graciela de Monserrat, Vctor Cue, Yahir Miranda, Andrs

Carballido, Araceli y Mary Tlaxcala, Alma y Othn, Glendy, Dafne, Silvino,

Joaqun, Rolando, Jenny, Barojas, Josimar, Julin Flores y otros ms que

por falta de espacio y mala memoria no estn aqu, pero no por ello son

menos importantes, gracias por brindarme su amistad y momentos

excelentes cada uno en el entorno en que los conoc y en el que

convivimos, gracias por todo lo bueno.

A mis maestros

Ing. Antonio Molina, Ing. Jess Santamara, Ing. Arturo Petrikowski, Ing.

Mnica Macegoza, Mtro. Francisco Williams, Mtra. Guadalupe Riquer, Ing.

Alfonso Boylan, Mtra. Yolanda Reyes, Ing. Emilio Ortiz Calero, Dr. Sergio

Zamora y cada maestro que form parte de mi educacin, gracias por

brindarme un poco de lo que ustedes son.

ndice General

CAPTULO 1: INTRODUCCIN, JUSTIFICACIN, OBJETIVOS E HIPTESIS 1.1 Introduccin 1 1.2 Justificacin 2 1.3 Objetivos 3 1.4 Hiptesis. 3

CAPTULO 2: ANTECEDENTES 2.1 Vulnerabilidad Ssmica............................................................ 4

2.1.1 Causas de la Vulnerabilidad Ssmica..... 5 2.2 Componentes de Vulnerabilidad Ssmica. 7

2.2.1 Vulnerabilidad Fsica.. 8 2.2.2 Vulnerabilidad Funcional 9

2.3 Historia Ssmica......................................... 10 2.4 Microzonificacin Ssmica. 11 2.5 Instrumentacin en Edificios 14 2.6 Primer Modo de Vibrar........................ 15 2.7 Resonancia Suelo-Estructura... 16 2.8 Desarrollo histrico de los ndices de vulnerabilidad....... 17 2.9 Reglamento de construccin en el estado de

Veracruz..............................................................................

19

CAPTULO 3: METODOLOGAS PARA LA DETERMINACIN DE LOS NDICES DE VULNERABILIDAD SSMICA

3.1 Metodologas Analticas 20 3.1.1 Metodologa FEMA 178.. 21 3.1.2 Metodologa ATC-14 22 3.1.3 Metodologa FEMA-273. 22 3.2 Metodologas Cualitativas 23 3.2.1 ATC-21 23 3.2.2 Mtodo Japons.. 24 3.2.3 Mtodo del ndice de Vulnerabilidad. 26

CAPTULO 4: PROPUESTA METODOLGICA PARA EL CLCULO DEL NDICE DE VULNERABILIDAD SSMICA 4.1 Introduccin. 27 4.2 Desarrollo de la metodologa 29 4.2.1 Generalidades de la metodolgica propuesta. 29 4.2.1.2 Metodologa para estructuras a base de muros

de carga... 31

4.2.1.3 Metodologa para estructuras a base de marcos de concreto (o acero)

52

CAPTULO 5: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 62

CITAS Y REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS. 64

ANEXO. 69

Tesis: Metodologa para el clculo de ndices de Vulnerabilidad Ssmica para estructuras estratgicas en la zona conurbada Veracruz- Boca del Ro

Daniela Bustos Hernndez Noviembre 2012 1

CAPTULO 1

INTRODUCCIN, JUSTIFICACIN, OBJETIVOS

E HIPTESIS

1.1 INTRODUCCIN

La vulnerabilidad ssmica de una estructura, grupos de estructuras o de

una zona urbana completa, se define como su predisposicin intrnseca

a sufrir dao ante la ocurrencia de un movimiento ssmico y est

asociada directamente con sus caractersticas fsicas y estructurales de

diseo (Barbat,1998)

La zona conurbada Veracruz-Boca del Ro no cuenta con una

metodologa basada en la condiciones locales para la evaluacin de

ndices de vulnerabilidad ssmica. Experiencias pasadas confirman la

necesidad de conocer la seguridad de una estructura, en especial de

aquellas que son estratgicas despus de un sismo, como lo son:

hospitales, albergues, centrales telefnicas, bomberos, etc. Ya que son

edificaciones que deben seguir en pie y funcionando de manera

eficiente despus del evento.

Con esta metodologa se pretende conocer, de manera preliminar, que

tan segura es una estructura, y tener un punto de partida para tomar

una decisin adecuada ante un movimiento ssmico. Y as saber que

edificios se pueden utilizar para ayudar a la poblacin afectada de

manera inmediata y cuales deben reforzarse antes de ser una

alternativa.



La metodologa propuesta se basa principalmente en un mtodo de

inspeccin visual rpida, adaptndola a las condiciones de la zona de

estudio.

Dicho mtodo evala ciertos parmetros, los cuales se pueden obtener

de manera visual y con algunas mediciones. El resultado refleja la

situacin de la edificacin ante un sismo.

1.2 JUSTIFICACIN

Este trabajo de investigacin tendr como resultado una metodologa, la

cual evaluar el ndice de vulnerabilidad ssmica de las edificaciones

esenciales en la zona conurbada Veracruz-Boca del Ro. Ya que en la

zona se desconoce si los edificios o estructuras que son estratgicas

son lo suficientemente seguras.

Con dicha metodologa podramos evaluar las edificaciones antes

mencionadas y as tener una idea de que tan seguras son ante un

eventual sismo potencialmente severo, tambin nos servir de gua

para saber que estructuras debern inspeccionarse con ms detalle.

Teniendo la informacin que la metodologa dar como resultado, se le

puede proporcionar a las autoridades pertinentes (direccin de

proteccin civil) para que tomen las medidas que crean necesarias y se

aseguren que los edificios de bomberos, cruz roja, hospitales, refugios

temporales, centrales telefnicas o televisoras, sigan funcionando y den

el servicio para el que estn destinadas. As podrn dar indicaciones a

la poblacin cuando ocurre un sismo sobre a qu estructuras

estratgicas pueden ir.



1.3 OBJETIVOS

*Objetivo General

Elaborar una metodologa que determine el ndice de vulnerabilidad

ssmica de estructuras estratgicas mediante una inspeccin visual

rpida.

*Objetivos especficos

Analizar las metodologas para evaluar el ndice de

vulnerabilidad ssmica existentes

Localizar y clasificar las estructuras esenciales a las que se les

aplicar la metodologa

Adaptar los criterios que emplea la metodologa elegida a las

caractersticas estructurales de los edificios esenciales de la

zona conurbada Veracruz-Boca del Ro

Analizar si los parmetros se pueden evaluar de manera rpida

1.4 HIPTESIS

Se espera que con la metodologa propuesta se pueda llegar a obtener

los ndices de vulnerabilidad ssmica de una estructura mediante una

inspeccin visual rpida en estructuras estratgicas.



CAPTULO 2: ANTECEDENTES

2.1 Vulnerabilidad Ssmica

A partir de experiencias de sismos pasados, se ha observado que

ciertas estructuras presentan ms daos que otras a pesar de estar

ubicadas en la misma zona.

La vulnerabilidad ssmica de una estructura o grupo de estructuras es

un trmino que se refiere a lo susceptible o propenso que puede ser

un edificio de sufrir dao o colapso ante un movimiento ssmico. Est

directamente relacionada con las caractersticas del diseo y la

construccin de la estructura.

Si al grado de dao que sufre una edificacin le llamamos

vulnerabilidad, entonces podemos clasificar los edificios como ms

vulnerables o menos vulnerables ante un mismo evento ssmico. El ser

ms o menos vulnerable ante un sismo es una propiedad intrnseca de

cada estructura.

Los estudios de vulnerabilidad ssmica surgen a principios del siglo XX,

como una necesidad ante las consecuencias de sismos que han

ocurrido en distintas partes del mundo. El entendimiento del

comportamiento ssmico de una estructura nos permite precisar las

acciones necesarias para mitigar los efectos causados por un sismo.



Existen dos tipos de vulnerabilidad:

Vulnerabilidad ssmica observada

Est basada en mtodos de carcter subjetivo y emprico. Se

deriva de levantamientos de los daos posteriores a un

movimiento ssmico y de un anlisis estadstico para algn tipo

definido de estructura.

Vulnerabilidad ssmica Calculada

Se obtiene analticamente simulando la respuesta ssmica de

alguna estructura.

2.1.1 Causas de la Vulnerabilidad Ssmica

Se pueden identificar dos condiciones:

Vulnerabilidad por Origen

Vulnerabilidad Progresiva

Vulnerabilidad por Origen

Se define como el grado de susceptibilidad o predisposicin de las

estructuras, constituidas y construidas sin ningn tipo de control ni

planificacin, las cuales pueden sufrir dao o prdida a causa de un

fenmeno natural.



El acelerado crecimiento de las ciudades y los procesos asociados al

desarrollo, sumado a la creciente demanda de soluciones

habitacionales, ha ocasionado un incremento de la urbanizacin ,

trayendo como consecuencia la construccin de asentamientos

informales localizados en zonas y terrenos poco aptos para la

construccin de edificaciones, tales como laderas y llanuras, de

inundacin, construidas sin ningn tipo de asistencia o normatividad

tcnica siendo vulnerables desde su origen, este tipo de situacin se le

puede denominar: Vulnerabilidad por origen (Maskrey et al, 1986)

Vulnerabilidad Progresiva

Se define como el grado de susceptibilidad o predisposicin de las

estructuras, en gran parte transformadas sin ningn tipo de control ni

planificacin, que pueden sufrir dao o prdida a causa de un fenmeno

natural.

Existen asentamientos que, siendo emplazados en zonas seguras

desde su origen, se han vuelto vulnerables con el tiempo debido, por lo

general al deterioro de viejas construcciones en reas densamente

pobladas. Muchas transformadas mediante ampliaciones, demoliciones

o adiciones. Tambin existen asentamientos en donde se pueden

encontrar edificaciones que aunque han sido diseadas y construidas

de acuerdo con cdigos ssmicos de una determinada poca, pueden

estar desactualizadas, a la luz de las normas ssmicas vigentes, a estas

situaciones se les llama: Vulnerabilidad Progresiva (Maskrey et al,

1986)



2.2. Componentes de Vulnerabilidad Ssmica

La Vulnerabilidad Ssmica puede ser fsica o funcional.

La primera est relacionada con la capacidad que tiene la edificacin

para comportarse adecuadamente frente a la accin ssmica durante su

vida til y que puede afectar los elementos estructurales que

componen el sistema de soporte del edificio (Vulnerabilidad Estructural),

al igual que los elementos no estructurales, tales como los

componentes arquitectnicos, divisiones, equipos, etc. La falla de los

elementos no estructurales puede causar la inhabilitacin del edificio

para su buen funcionamiento o para su ocupacin temporal

(Vulnerabilidad No Estructural). La segunda est relacionada con la

capacidad de la edificacin de seguir prestando el servicio para el que

fue diseada y construida.

Vulnerabilidad Ssmica

Vulnerabilidad Fsica Vulnerabilidad Funcional

Vulnerabilidad Estructural

Vulnerabilidad No Estructural

Figura 1. Componentes de la vulnerabilidad ssmica de edificaciones existentes.



2.2.1 Vulnerabilidad Fsica

La vulnerabilidad fsica de una edificicacin o un grupo de ellas, est

definida como el grado de susceptibilidad o predisposicin de los

elementos estructurales y no estructurales a sufrir dao o prdida.

Puede ser de tipo :

Vulnerabilidad Estructural o

Vulnerabilidad No Estructural.

Vulnerabilidad Estructural

Alude a la susceptibilidad de ser daados o afectados los elementos

estructurales de una edificacin frente a un movimiento ssmico que

acta en conjunto con las dems cargas existentes en dicha estructura.

Los elementos estructurales son aquellas partes que sostienen la

estructura de una edificacin, encargados de resistir y transmitir a la

cimentacin y luego al suelo las fuerzas causadas por el peso del

edificio y su contenido, as como las cargas provocadas por los sismos.

Entre estos elementos se encuentran las columnas, vigas, muros de

corte, etc.



Vulnerabilidad no estructural

Una estructura puede permanecer en pie despus de un sismo, sin

embargo puede quedar inhabilitada debido a daos no estructurales.

Estos daos generalmente se pueden presentar en fachadas, vidrios,

puertas, ventanas, escaleras, instalaciones, equipos especiales,

lmparas, plafones, etc. Los cuales una vez afectados obliga a la

paralizacin del servicio que prestan y esto ocasiona que no brinden

directamente ayuda a la poblacin afectada por la contingencia.

2.2 Vulnerabilidad Funcional

La vulnerabilidad funcional se define como la susceptibilidad de la

edificacin para seguir prestando el servicio para el que fue construida.

Este es un aspecto de mxima importancia en edificaciones cuya

funcin es vital, como hospitales, bomberos, albergues, etc.

Aunque las edificaciones desarrollen un buen desempeo estructural

frente a las solicitaciones ssmicas, se puede presentar un colapso

funcional que puede ser an ms grave que una falla en los elementos

de la propia estructura.



2.3 Historia Ssmica

La zona conurbada Veracruz-Boca del Ro est situada en la placa

tectnica Norteamericana, adems su evidencia ssmica histrica y

crecimiento urbano indican la necesidad de invertir esfuerzos para

reducir el riesgo ssmico en edificaciones. Las condiciones del suelo de

desplante pueden generar cambios significativos del movimiento

ssmico.

Para no omitir la presencia de sismos importantes, se elabor el

Catlogo de Sismos Histricos (Hernndez, 2008) Preinstrumentales

(1523-1910) con los sismos sentidos en el Estado (950 eventos); para

el anlisis de la sismicidad reciente del Estado, se elabor el Catlogo

de Sismos Instrumentales (1910-2010) con ms de 3400 eventos. Con

este ltimo se detect el perodo donde los registros son homogneos,

continuos y confiables (a partir de 1959).

Solo por mencionar algunos sismos de la poca instrumental, destacan

por sus efectos: el del 3 de Enero de 1920 (Ms=6.5) conocido como el

temblor de Xalapa, el del 26 de Agosto de 1959 (Ms=7.5) o temblor de

Jltipan, el del 11de Marzo de 1967 (Ms=5.6) o temblor de Veracruz y el

del 28 de Agosto de 1973 (Ms=7.3) o temblor de Orizaba. Con esta

informacin se evalu la extensin, ubicacin e intensidad de los

efectos locales de los sismos.

Se consideraron como antecedentes los estudios de las caractersticas

geotcnicas, geolgicas y morfolgicas hechos en la zona, as como

estudios preliminares de Microzonificacin ssmica (Lermo et al. 1995).



Con todo lo anterior, qued de manifiesto la zona de inters para este

estudio. La figura 2 muestra ubicacin y magnitud de los sismos ms

importantes del Estado de Veracruz (Williams et al, 2011)

2.4 Microzonificacin ssmica

Se registraron microtremores en 332 sitios en la zona usando un

acelergrafo Etna, con ellos se estim el cociente espectral de

Nakamura (HVNR por sus siglas en ingls) para estimar frecuencia y

perodo dominante (Figura 3 ); para las amplificaciones se us el

registro de los sismos.

Figura 2. Sismos importantes del estado de Veracruz (Williams et al, 2011)



Las funciones de transferencia empricas FTE fueron agrupadas de

acuerdo a su forma espectral en familias, quedando delimitadas las 3

microzonas de la ZCV (Figura 4).

Estas familias espectrales se pueden observar en la Figura 4, donde la

Zona I, presentan FTE totalmente planas desde 0.1 a 8 Hz

aproximadamente para sus dos componentes horizontales, por lo que

sus efectos de sitio presentan un periodo dominante entre 0.0 a 0.19

segundos, cuyos depsitos en su mayora son conglomerados.

La Zona II, cuyos suelos son en su mayora depsitos de dunas, su

familia espectral, para las dos componentes horizontales presentan un

mximo entre 2.5 a 5.0 Hz (0.20 a 0.39 segundos).

Figura 3. Mapa de periodos Dominantes (Williams et al, 2011)



Mientras que la zona III, cuyos suelos son depsitos aluviales,

presentan mximos espectrales entre 1.5 a 2.5 Hz (0.40 a 0.7

segundos).

Como resultado de esta etapa se elabor la primera propuesta de

zonificacin ssmica de la zona conurbada Veracruz-Boca del Ro,

Veracruz.

En la figura 4 se presenta el mapa propuesto que incluye las tres

microzonas que representan los diferentes tipos de terreno con fines de

diseo ssmico. En azul la Zona 1, descrita como zona firme; en verde

la Zona 2, descrita como zona de dunas; y en amarillo la Zona 3,

descrita como zona aluvial.

Figura 4. Mapa de Microzonificacion sismica. (Williams et al, 2011)



2.5 Instrumentacin en edificios

La instrumentacin constituye una fuente de obtencin de datos

experimentales; resulta de utilidad para entender de una mejor manera

los fenmenos ssmicos, as como para analizar el comportamiento de

las estructuras ante stos, evaluarlas e incluso predecir su respuesta

producida por eventos ssmicos futuros.

La importancia de la instrumentacin ssmica de edificios se sustenta en

que permite hacer evaluaciones cuantitativas de las excitaciones

impuestas por los sismos a las estructuras y de las respuestas de las

mismas.

Es necesario instrumentar un edificio para garantizar la seguridad y

confiabilidad del inmueble, a partir del anlisis de su respuesta ante

sismos fuertes.

Para instrumentar un edificio se utiliza el acelergrafo, que es un

instrumento que posee tres sensores ortogonales y registran el

movimiento del suelo en la componente norte-sur, este-oeste y vertical.

El registro se llama acelerograma y permite determinar la duracin del

movimiento ssmico en el sitio y los valores de aceleracin mxima a los

que ha sido sometida la estructura.



2.6 Primer modo de vibrar

Los edificios poseen distintas formas de vibrar ante cargas dinmicas

que, en la eventualidad de un sismo, pueden afectar la misma en mayor

o menor medida. Estas formas de vibrar se conocen como modos de

vibracin.

El primer modo es el ms representativo y por ello se conoce como

modo fundamental y a su perodo asociado se le conoce como perodo

natural de vibracin, pues es el de mayor magnitud, por lo que le

corresponde una mnima frecuencia de vibracin. El primer modo ocurre

cuando todas las masas se desplazan en el mismo sentido hacia un

lado de la vertical. (Fernndez et al, 2002)

Figura 5. Modos de vibracin de un edificio



2.7 Resonancia Suelo-Estructura

Es bien conocido el efecto de las condiciones de suelo, tanto globales

como locales, en la respuesta de una estructura sometida a cargas

ssmicas. En general, se observa un mayor dao en estructuras

flexibles cuando las condiciones locales de suelo corresponden a suelo

blando y una mayor concentracin de dao en estructuras rgidas en

condiciones de suelo firme. Por ello se recomienda emplear estructuras

flexibles en un suelo firme y estructuras rgidas en un suelo blando. Las

condiciones globales de suelo tambin son importantes porque

determinan el contenido de frecuencias del terremoto.

Es abundante la informacin que relaciona los suelos blandos con dao

estructural significativo, en particular durante los sismos de Mxico en

1985, Loma Prieta (Estados Unidos) en 1989 y Kobe (Japn) en 1995.

Existen varios factores que causan este incremento de dao en

comparacin con el observado en suelos firmes. Un primer factor es

que los suelos blandos filtran el contenido de frecuencias de un

terremoto y tienden a producir ondas con el periodo fundamental del

suelo. Las estructuras con un periodo fundamental similar al periodo del

suelo son muy vulnerables debido a la resonancia. (Barbat et al, 1999)



2.8 Desarrollo histrico de los ndices de vulnerabilidad

Los estudios de vulnerabilidad ssmica en edificaciones existentes, no

pudieron aparecer sin que la humanidad entendiera a travs de la

experiencia, que los sismos no pueden ser controlados por el hombre

pero s las formas de construccin, de manera de hacer que nuestras

edificaciones sean sismo resistentes.

A raz de la ocurrencia del sismo de Mesina (Italia) en el ao 1908, se

encarg a una comisin del anlisis de los efectos del sismo y de

proponer medidas convenientes para que en un futuro, ante la

ocurrencia de un sismo de similar o mayor magnitud, las estructuras no

sufrieran daos considerables. Para 1909 la comisin recomend que

los edificios deban disearse de manera tal que resistieran cargas

laterales equivales a un 1/12 de su peso.

En Japn luego del sismo de Tokio ocurrido en 1923, los ingenieros

japoneses encontraron que los daos ms fuertes haban ocurrido en

los edificios de mampostera, mientras que en los de concreto armado y

madera los daos fueron menos considerables. Luego de varias

discusiones se propusieron los primeros conceptos del diseo sismo

resistente.

En los Estados Unidos, el primer intento de normalizacin se produjo en

1927 a raz del sismo de Santa Brbara; posteriormente ocurri el

sismo de Long Beach en 1933, que motiv al gobierno a encargar a su

Divisin de Arquitectura la preparacin de un reglamento de

construccin.



Este reglamento exiga, entre otras cosas, que los edificios de

mampostera no reforzada se deban disear para resistir una carga

lateral igual al 10% de la suma de su carga muerta y una parte de la

carga viva.

En 1974, el Consejo de Tecnologa Aplicada de California (ATC)

conform un grupo muy slido de ingenieros que propuso las bases de

normalizacin, las cuales presentaron en el documento Tentative

Provisions for the Development of Seismic Regulations for Buildings,

conocido como ATC-3-06. Este documento conform las bases para la

elaboracin de un buen nmero de cdigos modernos de construccin

sismoresistente en el mundo y de estudios de Vulnerabilidad ssmica en

edificaciones.

La mayor parte de los estudios de Vulnerabilidad ssmica de

estructuras, tienen su origen en las llamadas Tcnicas de Screening

empleadas durante la dcada de los 60 y 70, las cuales trataban

fundamentalmente de cuantificar la resistencia de la edificacin por

aproximaciones, con el fin de determinar la capacidad de la estructura

existente, ante la aplicacin de cargas en forma monotnica en una sola

direccin hasta hacer colapsar la estructura. Algunas de estas tcnicas

sirvieron de base para posteriores mtodos, que en el caso ssmico,

incluyeron estimaciones de la ductilidad y de desplazamiento lateral de

la estructura.

A finales de la dcada del 70 e inicio de la del 80, ciudades tan

importantes como Los ngeles y San Francisco, centros urbanos con

reconocida amenaza ssmica, iniciaron y presentaron estudios de

vulnerabilidad a gran escala, utilizando mtodos probabilsticos para el

primer caso y mtodos determinsticos para el segundo.



Para esta poca la oficina del Coordinador de las Naciones Unidas

para casos de Desastres (UNDRO actualmente Oficina de las

Naciones para Asuntos Humanitarios ONU/DAH), en conjunto con la

Organizacin de las Naciones Unidas para la Educacin la Ciencia y la

Cultura (UNESCO) desarrollaron los conceptos de Amenaza,

Vulnerabilidad y Riesgo. (Fernndez et al, 2002)

2.9 Reglamento de construccin en el estado de Veracruz

El Reglamento de Construcciones vigente para el Estado de Veracruz,

que abarca en el todos los municipios incluyendo la Zona Conurbada

Veracruz-Boca del Ro objeto de este estudio, data de 1979 y no cuenta

con Normas Tcnicas Complementarias. En 1998 se hizo una nueva

propuesta que est en proceso de revisin y aprobacin por la

legislatura. (Riquer et al, 2003)



CAPTULO 3 METODOLOGAS PARA LA DETERMINACIN DE LOS

NDICES DE VULNERABILIDAD SSMICA

Existen diversas propuestas de metodologas para el anlisis de

vulnerabilidad ssmica y se han hecho numerosas aplicaciones en

varias regiones del mundo.

Para la determinacin de la vulnerabilidad ssmica, existen

metodologas:

Analticas

Cualitativas

3.1 Metodologas analticas

La evaluacin de la vulnerabilidad de edificios existentes por medio de

mtodos analticos est fundamentada en los mismos principios

utilizados para el diseo de construcciones sismo resistentes.

Evalan la resistencia estimada de las estructuras a los movimientos

del terreno utilizando como base modelos mecnicos de respuesta

estructural e involucrando como datos las caractersticas mecnicas de

las estructuras. Constituyen un enfoque completo, exigente y costoso.



Generalmente son bastantes laboriosos y dependen en cierta medida

del grado de sofisticacin de la evaluacin, de la calidad de la

informacin y de la representatividad de los modelos empleados.

A continuacin se describen los mtodos analticas: FEMA 178, ATC-14

y FEMA-273.

3.1.1 Metodologa FEMA 178

El Building Safety Council de Estados unidos desarroll este mtodo el

cual es empleado para realizar la evaluacin y el diagnostico ssmico de

cualquier edificacin existente. Las guas y procedimientos del FEMA-

178 son utilizados nicamente para evaluar la capacidad de la

edificacin en cuanto a si es peligrosa para ser ocupada o no, y evala

el uso de la estructura despus del terremoto.

La metodologa plantea una serie de interrogantes, para el sistema

estructural, marcos resistentes a momentos, diafragmas, conexiones y

amenazas geolgicas, entre otros, los cuales estn diseados para

describir defectos o puntos dbiles o zonas vulnerables de la

edificacin. El anlisis realizado por medio de este mtodo se debe

llevar a cabo mediante procedimientos simples y en caso de resultar

que la edificacin es cuestionable, se deber realizar una investigacin

ms detallada.



3.1.2 Metodologa ATC-14

Hace nfasis en la determinacin de los puntos dbiles del edificio con

base en la observacin de daos en edificios similares, producidos por

eventos ssmicos anteriores. Para determinar la vulnerabilidad de una

edificacin, se deben calcular los esfuerzos cortantes actuantes y los

desplazamientos relativos del entrepiso.

Con las fuerzas cortantes en los entrepisos se calcula el esfuerzo

promedio de los elementos resistentes verticales del edificio, el cual se

compara con el esfuerzo estimado del material mediante una relacin.

Si la relacin es menor que uno, indica que la estructura presenta

problemas de corte y que requiere de un anlisis ms detallado.

3.1.3 Metodologa FEMA 273

Est diseado para identificar los elementos estructurales que podran

tener un mal comportamiento frente a la ocurrencia de un evento

ssmico, porque tienen poca capacidad o resistencia. Adems, define

tcnicas y criterios de diseo que permiten alcanzar diferentes niveles

de desempeo ssmico de la edificacin. Dentro de los niveles de

desempeo ssmico se encuentran: el nivel de ocupacin inmediata, el

nivel operacional, nivel de proteccin de la vida y el nivel de prevencin

de colapso y su comportamiento que se espera de la edificacin

durante y despus de un sismo.

El procedimiento del FEMA-273 permite hacer una simplificacin o una

rehabilitacin sistemtica. La rehabilitacin simplificada es usada para

edificaciones bajas, de configuracin geomtrica sencilla y en zonas de

amenaza ssmica baja e intermedia.



La rehabilitacin sistemtica, se basa en el comportamiento o lineal de

la respuesta de la estructura y revisa cada elemento estructural para

verificar la interaccin aceptable de los desplazamientos esperados y

de las fuerzas internas en los elementos estructurales.

3.2 Metodologas Cualitativas

Los mtodos cualitativos son diseados para evaluar de manera rpida

y sencilla un grupo de edificaciones. Estos mtodos son usados para

obtener un estimativo de vulnerabilidad de edificaciones, lo que permite

conocer su comportamiento ante la ocurrencia de un sismo.

En general puede decirse que los mtodos cualitativos se enfocan en

asignar una calificacin a la edificacin de acuerdo ciertos aspectos

tales como su estado de conservacin, irregularidades en planta,

elementos no estructurales, etc., calificacin que no precisa de clculos

muy elaborados.

A continuacin se describen los mtodos cualitativos para la evaluacin

de vulnerabilidad ssmica: ATC-21, Mtodo Japons, Mtodo del ndice

de Vulnerabilidad.

3.2.1 ATC-21

El mtodo ATC-21, Mtodo de revisin por filtro de Peligros ssmicos

Potenciales en edificaciones existentes, es un mtodo muy sencillo que

se basa simplemente en darle una calificacin inicial a una edificacin y

a medida que se avanza en la revisin, se van filtrando las

caractersticas estructurales de la edificacin y as mismo se le van

restando o sumando puntos a la calificacin inicial.



El procedimiento comienza por identificar el sistema estructural que

resiste las fuerzas ssmicas as como los materiales de los que est

compuesto.

El puntaje se le ir sumando o restando a la calificacin inicial

dependiendo de factores tales como:

Si es de gran altura.

Si est deteriorado.

Si tiene irregularidades geomtricas.

Si existen pisos flexibles dentro de la edificacin.

Si existe torsin en planta.

La escala en este mtodo va desde 0 (mal comportamiento ssmico),

hasta 6 (muy buen comportamiento). Si un edificio resulta con una

calificacin inferior o igual a 2, se requiere que se lleve a cabo una

evaluacin ms detallada.

3.2.2 Mtodo Japons

El mtodo propuesto por Hirosawa (Hirosawa, 1992) es utilizado

oficialmente en Japn por el Ministerio de Construccin en la evaluacin

de la seguridad ssmica de edificios de concreto armado. El mtodo

recomienda tres niveles de evaluacin, que van de lo simple a lo

detallado, y se basa en el anlisis del comportamiento ssmico de cada

piso del edificio en las direcciones principales de la planta.El mtodo fue

propuesto originalmente para ser utilizado en edificios de concreto

armado de altura media existentes o daados, del orden de seis a ocho

pisos estructurados con marcos o muros.



La vulnerabilidad estructural se establece considerando que:

1. Si (ndice es mayor o igual que el ndice ) se

puede considerar que el edificio tiene un comportamiento

ssmico seguro frente a un evento ssmico.

2. Si < (ndice es menor que el ndice ) se puede

considerar que el edificio tiene un comportamiento incierto

frente a un evento ssmico, y por lo tanto se considera como

inseguro.

Donde es el ndice de vulnerabilidad de la estructura e es el

ndice de juicio estructural.

Clculo del ndice Is

Este ndice se calcula mediante la ecuacin siguiente:

Is = Eo * SD * T

Dnde:

Eo: ndice ssmico bsico de comportamiento estructural.

SD: ndice de configuracin estructural.

T: ndice de deterioro de la edificacin.

Clculo del ndice ISO

Este ndice se calcula con la ecuacin siguiente:

Iso = Eso * Z * G * U



Dnde:

Eso = Resistencia ssmica bsica requerida.

Z = Factor de zona ssmica; su valor depende del peligro ssmico

del lugar donde se ubica el edificio (0.5 Z 1).

G = Factor de influencia de las condiciones topogrficas y

geotcnicas.

U = Factor de importancia del edificio por su uso.

3.2.3 Mtodo del ndice de Vulnerabilidad

El mtodo del ndice de Vulnerabilidad ssmica propuesta por Benedetti

y Petrini en 1984 identifica los parmetros ms importantes que

controlan el dao en los edificios causados por un terremoto.

El mtodo califica diversos aspectos de los edificios tratando de

distinguir las diferencias existentes en un mismo tipo de construccin.

Esta metodologa considera aspectos como el tipo de suelo sobre el

cual estn cimentados, configuracin en planta y en elevacin, sistema

de organizacin resistente, entre otros.

La importancia de este mtodo, es que se puede aplicar para edificios

de mampostera estructural y para edificios en concreto armado, que

son los dos tipos de edificaciones que ms encontramos en esta zona

conurbada.

En cada uno de los dos tipos de estructuras, se evalan once

parmetros, para los cuales se les da un valor y un peso. Al final la

sumatoria de los valores multiplicados por sus respectivos pesos nos da

el ndice de vulnerabilidad ssmica de la estructura, y en la medida que

va subiendo el valor del ndice, la edificacin es ms vulnerable.



CAPTULO 4 PROPUESTA METODOLGICA

PARA EL CLCULO DEL NDICE DE VULNERABILIDAD

SSMICA

En el presente captulo se propone una metodologa para evaluar los

ndices de vulnerabilidad ssmica de la zona conurbada Veracruz- Boca

del Ro para estructuras estratgicas.

4.1 Introduccin

Lo primero que se realiz para iniciar la elaboracin de la metodologa,

fue definir qu estructuras estratgicas se le podra aplicar en un futuro

dicho mtodo.

Las estructuras elegidas debido a su vital importancia ante un evento

ssmico fueron:

Sub estacin del H. Cuerpo de Bomberos conocida como del

DIF lavaderos

Cruz Roja base norte

Gimnasio de la Unidad Deportiva Carlos Serdn

Estacin del H. Cuerpo de Bomberos de Veracruz, conocida

como Bomberos de Zaragoza

Estacin del H. Cuerpo de Bomberos Conurbados, conocida

como Bomberos de Leyes de Reforma



Auditorio de la Facultad de Educacin Fsica de la Universidad

Veracruzana

H. Ayuntamiento de Boca del Ro

Cruz Roja de Boca del Ro

Estas estructuras fueron elegidas como posibles aplicaciones de la

metodologa que se desarroll debido a su importancia, ya que en un

sismo deben ser consideradas seguras y que cumplan al 100 % la

funcin para la que estn diseadas.

Al tener identificadas las estructuras estratgicas candidatas a la

aplicacin en un futuro, se hizo una inspeccin visual simple, en la cual

se observ que tipo de sistema resistente predominaba en ellas y

facilidades para poder accesar a la edificacin. Esto se realiz con el

propsito de que al elaborar la metodologa se apegar a las

condiciones de la zona y de las estructuras.

Como resultado de esta evaluacin previa, se tuvo que las estructuras

estratgicas mencionadas son a base de marcos de concreto, acero o

muros de carga.

Adems esta evaluacin nos sirvi para definir que la metodologa que

se desarroll deba ser visual, debido que en un futuro cuando se

apliqu, existir alguna estructura en la cual no tengamos acceso a

algunas reas, por ejemplo en hospitales, no se podr pasar a

quirfanos o donde se encuentren los enfermos por motivos de

seguridad o higiene; Asimismo no se cuenta con el equipo y

herramientas necesarias para hacer una evaluacin que sea ms que

visual, como esclermetros para saber la resistencia del concreto o

sensores que nos indiquen el armado de la edificacin.



4.2 Desarrollo de la metodologa

Despus de revisar las metodologas existentes, se decidi que la

metodologa que se iba a desarrollar fuera principalmente visual, debido

a que la evaluacin se podr realizar a un no teniendo un acceso total a

las estructuras estratgicas. Adems no sera necesario hacer pruebas

invasivas ni tener equipo o herramientas especializadas, el evaluador

no requerir de conocimientos muy tcnicos para su aplicacin y por lo

general las edificaciones no tienen planos estructurales que sirvan de

apoyo para hacer clculos avanzados.

Por todo lo anterior, la metodologa de Benedetti-Petrini fue la elegida

ya que es una evaluacin para obtener ndices de vulnerabilidad

ssmica de manera visual y rpida, siendo adaptada las caractersticas

y necesidades de las estructuras de la zona conurbada Veracruz-Boca

del Ro.

4.2.1 Generalidades de la metodologa propuesta

En la metodologa que se propone, la vulnerabilidad de un edificio se

definir mediante un ndice de vulnerabilidad ssmica, Iv, que se

obtendr a partir de la evaluacin y ponderacin de diferentes

parmetros relacionados con elementos estructurales y no

estructurales, que tienen que ver con el comportamiento ssmico del

edificio.

El mtodo consiste en la evaluacin de 13 parmetros los cuales se

tendrn que recolectar mediante visitas a las estructuras estratgicas.



La metodologa se podr aplicar a dos tipos de edificaciones:

Estructuras a base de muros de carga (mampostera) y

Estructuras a base de marcos de concreto y acero.

Despus de recabar la informacin necesaria para cada parmetro,

(dependiendo del tipo de sistema resistente de la estructura evaluada),

Entonces los parmetros son calificados en funcin de la tabla de

valores y pesos modificada para la zona conurbada Veracruz-Boca

del Ro, en la cual se le asigna una calificacin Ki a cada valor de la

escala, desde A hasta D donde A es ptimo y D psimo para

estructuras a base de muros de mampostera. Y de A hasta C para

estructuras a base de marcos de concreto y acero. Una vez obtenida

las calificaciones parciales (A, B, C, D o A, B o C) de cada uno de los

parmetros analizados, estas son afectadas por un factor de peso

segn el grado de importancia de cada parmetro en relacin con los

dems.

A partir de los valores obtenidos, se cuantifica el ndice de

Vulnerabilidad Ssmica mediante una suma ponderada, segn la

expresin:

=

13

=1

Dnde:

Iv: ndice de Vulnerabilidad Ssmica

Ki: Calificacin Asignada

Wi: Coeficiente de Peso

Ecuacin 1. Para obtener el ndice de vulnerabilidad ssmica



A continuacin se describen los parmetros a evaluar y la tabla de

valores y pesos usados para cada caso.

4.2.1.2 Metodologa para estructuras a base de muros de

carga

Para estructuras a base de muros de carga (o muros de mampostera)

se evaluarn los siguientes parmetros que inicialmente se estiman en

la metodologa original:

1. Organizacin del sistema resistente

2. Calidad del sistema resistente

3. Resistencia convencional

4. Posicin del edificio y cimentacin

5. Diafragmas horizontales

6. Configuracin en planta

7. Configuracin en elevacin

8. Distancia mxima entre muros

9. Tipo de cubierta

10. Elementos no estructurales

11. Estado de conservacin

Adems se le agregar dos parmetros:

12. Efecto de sitio

13. Cambio de uso



Y su tabla de valores y pesos ser la siguiente:

Tabla 1. Valores y pesos de la metodologa propuesta para la zona

conurbada Veracruz- Boca del Ro para estructuras a base de muros de

mampostera

i Descripcin

del parmetro i

Valor Ki segn categora Wi

A B C D

1 Organizacin del sistema resistente

0 0 20 45 1

2 Calidad del

sistema resistente

0 5 25 45 0.25

3 Resistencia

convencional 0 5 25 45 1.5

4 Posicin del

edificio y cimentacin

0 5 25 45 0.75

5 Diafragmas horizontales

0 5 15 45 1.0

(variable)

6 Configuracin

en planta 0 5 25 45 0.5

7 Configuracin en elevacin

0 5 25 45 1.0

(variable)

8 Distancia

mxima entre muros

0 5 25 45 0.25

9 Tipo de cubierta

0 15 25 45 1.0

(variable)

10 Elementos no estructurales

0 0 25 45 0.25

11 Estado de

conservacin 0 5 25 45 1.15

12 Efecto de sitio 0 15 25 45 1

13 Cambio de

uso 0 5 25 45 0.75

Teniendo un ndice de vulnerabilidad ssmica para estructuras a base de

muros de mampostera que va de 0 a 468. Con los siguientes rangos:

vulnerabilidad baja: 0-156, vulnerabilidad intermedia: 157 a 312 y

vulnerabilidad alta: 312 a 468.



En la cual los valores de calificacin fueron modificados para el

parmetro de estado de conservacin debido a que en el Estado de

Veracruz es uno de los lugares con mayor presencia de corrosin, la

cual castiga mucho la conservacin del acero en las estructuras. Y para

los parmetros efecto de sitio y cambio de uso se le asigno esas

calificaciones de acuerdo a la opinin de los Maestros que forman parte

del Instituto de Ingeniera.

A continuacin se describe cada parmetro.

1. Organizacin del sistema resistente

Con este parmetro se evala el grado de organizacin de los

elementos de la estructura resistente, sin tomar en cuenta el material

utilizado. Se enfatiza en la necesidad de tener en cuenta la presencia y

eficacia de las conexiones entre los elementos resistentes ortogonales

verticales, procurando de esta manera, considerar la posible semejanza

del comportamiento de la estructura analizada con el de una estructura

ortogonal, cerrada, tipo cajn. (Ahumada et al, 2011)

Es necesario identificar el tipo de sistema estructural:

Mampostera no reforzada

Son las edificaciones que utilizan

mampostera la cual no tiene confinamiento

o ningn tipo de refuerzo externo o interno.

Figura 6. Mampostera no reforzada



Mampostera confinada

Es la mampostera que esta reforzada con castillos y dalas. (NTC-

04,2004)

Mampostera reforzada

Es aqulla con muros reforzados con barras o alambres corrugados de

acero, horizontales y verticales, colocados en las celdas de las piezas,

en ductos o en las juntas. El acero de refuerzo, tanto horizontal como

vertical, se distribuir a lo alto y largo del muro. (NTC-04,2004)

Figura 7. Mampostera Confinada

Figura 8. Mampostera Reforzada



Calificacin A: Edificios cuyo sistema resistente es a base de

mampostera confinada o reforzada.

Calificacin B/ Calificacin C: Mampostera parcialmente confinada

(De acuerdo a su grado de confinamiento es B o C)

Calificacin D: Mampostera sin confinar y/o sin refuerzo.

Nota: Se puede encontrar mampostera que se encuentra reforzada con

vigas, pero esto no indica que sean calificacin A, debido a que para

calificarla de esa manera influyen ms factores, entonces esto solo

puede ser considerado como una ayuda al sistema resistente.

2. Calidad del sistema resistente

Se debe evaluar la calidad del material empleado: tabique macizo,

tabique hueco, block u otro. Si es posible observar las juntas de la

mampostera, son suficientes o insuficientes, es de buena calidad el

mortero de las juntas.

Adems hay que revisar si la estructura presenta una o varias de las

siguientes fallas:

Grietas aproximadamente a 45 en los

extremos de la base del muro, ya que esto

nos indica que es una falla por cortante.



Grietas a 45 formando una X en las vigas

que unen las dos porciones de muro, esto

se presenta debido a una falla por tensin

diagonal en vigas de unin.

Grietas casi horizontales en los extremos

de la base del muro, debidas a una falla

por flexin.

Grietas a 45 formando una X en las

partes del muro que rodea la abertura.

Estas se presentan por una falla de

cortante en muros con aberturas.

Si es mampostera reforzada, barras expuestas.

Falla en paredes con vanos de

puertas, ventanas u otros. Las grietas

se producen en forma de X,

distribuidas en los espacios entre

vanos. Es ocasionada por fuerzas

laterales.



Grietas horizontales en la parte superior o

inferior de las regiones entre vanos en

muros. Es ocasionada por fuerzas

laterales

Grietas que se cruzan formando ngulos de

aproximadamente 45 con respecto a la

horizontal. El cruce de grietas tiende a

localizarse en la parte central del muro. Es

ocasionada por fuerzas laterales.

Grietas que forman lneas verticales al

centro con diagonales en la parte

superior e inferior del muro. Eventual

separacin de puertas y ventanas. Se

produce por asentamientos diferenciales.

Falla que ocurre en muros que no

poseen una adecuada unin entre

muros perpendiculares. Es

ocasionada por fuerzas horizontales

al plano del muro.



Calificacin A: Se considera que la mampostera es de muy buena

calidad al igual que el mortero, con juntas suficientes. Excelentes

condiciones. No presentan fallas

Calificacin B / Calificacin C: La mampostera es de calidad media

y muestra alguna falla. Buena o regular condicin. Entre ms fallas

presente y la calidad del material descienda, se acerca a una

calificacin C.

Calificacin D: Mampostera de mala calidad lo mismo que el mortero,

juntas insuficientes. Tienen un fuerte deterioro. Presenta ms fallas que

las calificadas como B o C.

3. Resistencia convencional

En este parmetro se evala la fiabilidad de la resistencia que puede

presentar la estructura ante cargas horizontales. Para la zona

conurbada Veracruz-Boca del Ro, evaluaremos este punto de acuerdo

a la calificacin obtenida en los parmetros 1 y 2 (Organizacin del

sistema resistente y Calidad del sistema resistente)

Calificacin A: Estructura que recibi calificacin A en los parmetros 1

y 2.

Calificacin B: Edificacin que obtuvo calificacin B en alguno de los

dos parmetros.

Calificacin C: Estructura que tuvo Calificacin C en alguno de los

parmetros 1 y 2.



Calificacin D: Edificacin que recibi calificacin D en alguno de los

dos parmetros.

4. Posicin del edificio y cimentacin

Este parmetro evala mediante una inspeccin a simple vista, la

influencia del terreno y de la cimentacin.

Este criterio se obtiene con las coordenadas del sitio donde se ubica la

estructura y basndonos en el Mapa de Microzonificacin Ssmica

(Williams at al, 2001) podemos ubicar la edificacin de la siguiente

manera:

o Zona I: Suelo Firme

o Zona II: Dunas

o Zona III: Aluvial

De dichas zonas la mejor es la zona firme y la ms desfavorable es la

zona aluvial.

Adems podemos ver la pendiente del terreno donde la edificacin se

encuentre desplantada y con ello tomar un criterio.

Calificacin A: Edificacin que se encuentra desplantada en suelo

firme. Adems el terreno donde est situada la estructura tiene una

pendiente menor al 10%.No Presenta asentamientos.

Calificacin B: La estructura se encuentra en zona de Dunas. Con

pendiente entre 10 % y 20%. Asentamientos despreciables.



Calificacin C: La edificacin esta desplantada en zona de Dunas.

Con pendiente entre 20 % y 30%. Asentamientos despreciables.

Calificacin D: La estructura sta situada en la zona Aluvial. Y la

pendiente del terreno podra ser superior al 30%. (Automticamente si

est ubicada en la zona Aluvial es calificacin D) Presenta

asentamientos.

5. Diafragmas horizontales

El diafragma o losa debe ser rgido en su plano y con muy buena

conexin con los elementos verticales para que sea considerada como

A. La rigidez es importante porque determina la magnitud de las

deformaciones laterales.

La rigidez de la losa depende de factores como:

- El material utilizado

- Aberturas , que ocasionan la aparicin de zonas flexibles dentro

de la losa

- Su relacin largo/ancho, en general con valores mayores a 3

puede considerarse flexible.

Calificacin A: Edificio con losa rgida. Conexin eficiente entre el

diafragma o losa con el muro. Adems el rea de las aberturas de la

losa es menor del 30 % del rea total en planta. Deformabilidad

despreciable.



Calificacin B/ Calificacin C: edificio con losa poco rgida y con una

deformabilidad despreciable. Conexin poco eficiente.

Calificacin D: Edificio con losas pocas rgidas y mal conectada. Tiene

aberturas en la losa mayor al 50% del rea total de la planta. Se aprecia

deformabilidad en el diafragma.

6. Configuracin en planta

La configuracin en planta debe ser sencilla, ya que las formas

complejas, irregulares o asimtricas causan un mal comportamiento

cuando la estructura es sacudida por un sismo. Una geometra irregular

provoca problemas de torsin.

Calificacin A: La configuracin en planta que favorece a una

estructura ante un evento ssmico es la forma cuadrada.

Calificacin B/ Calificacin C: Entre ms se aleja del cuadrado y se

acerca a lo rectangular.

Calificacin D: Planta con forma de T, L o U sin juntas de

construccin.

Adems es necesario observar si la planta tiene entrantes o salientes

que puedan afectarla. O si presenta aberturas en su sistema de piso

con un rea considerable que de igual manera le provoque algn

problema. Esto ayudar a tomar un criterio de calificacin.



7. Configuracin en elevacin

La geometra de la edificacin debe ser sencilla en elevacin. Las

formas complejas, irregulares o asimtricas causan un mal

comportamiento cuando la edificacin es sacudida por un sismo.

No debe existir una variacin muy grande de rigidez ni de peso del piso

inferior al piso superior (Piso Blando). Lo ideal es que a medida que el

edificio crece en altura la distribucin de masas vaya disminuyendo.

Figura 10. Piso blanco

Figura 9. Configuracin en planta: sencillas y complejas



Adems no debe haber interrupcin de elementos verticales que

provocan flexibilidad del piso, aumentando problemas de estabilidad,

pero sobre todo, una acumulacin de energa en el piso dbil al cambio

brusco de rigidez.

Calificacin A: Presenta una elevacin sencilla. No tiene variacin de

rigidez. El piso inferior es ms fuerte que el piso superior.

Calificacin B/ Calificacin C: Si no clasifica como A o D. De acuerdo

al criterio del evaluador.

Calificacin D: Elevacin compleja. El piso superior es ms fuerte que

el piso inferior. Presenta piso blando.

Figura 11. Configuracin en elevacin: Sencilla y compleja



8. Distancia mxima entre muros

Este parmetro tiene en cuenta el posible espaciamiento excesivo entre

muros ubicados transversalmente a los muros maestros. La

clasificacin se define en funcin del factor L / S, donde S es el espesor

del muro maestro y L es el espaciamiento mximo entre los muros

transversales. (Ahumada et al, 2012)

Con esto podemos evaluar como:

Calificacin A: Edificio con L/S 15.

Calificacin B: Edificio con 15 L/S 18.

Calificacin C: Edificio con 18 L/S 25.

Calificacin D: Edificio con L/S 25.

9. Tipo de cubierta

En este parmetro se tiene en cuenta la influencia del tipo de cubierta

en el comportamiento ssmico de un edificio. Factores como su tipologa

y peso determinan dicho comportamiento. La inestabilidad se refiere a

la falta de apoyo en uno de los extremos de la cubierta sobre un

elemento estructural resistente, que puede ser un panel o una viga de

soporte. Tampoco se considera estable si el apoyo es una viga de

soporte muy esbelta y de poco peralte. (Ahumada et al, 2011)

Calificacin A: Cubierta ligera

Calificacin B/ Calificacin C: Losa aligerada

Calificacin D: Losa maciza



10. Elementos no estructurales

Se intenta tener en cuenta el efecto de los elementos que no forman

parte del esquema estructural resistente cuya cada pueda provocar

vulnerabilidad funcional. Debido a que constituye un parmetro

secundario que no provoca un aumento de la vulnerabilidad de la

estructura, sino que incluye el efecto de un peligro colateral. (Ahumada

et al, 2011)

Entre los daos en elementos no estructurales tenemos:

Rotura y volcamiento de voladizos, balcones, adornos, etc.

Cada de cielos falsos y fachadas

Rotura y volcamiento de muros de divisin, de rellenos.

Rotura de ventanales de vidrio

Desprendimiento de aleros

Instalaciones mal conectadas

Calificacin A / Calificacin B: Los elementos no estructurales

externos estn anclados de manera eficiente y los internos son estables

aunque no estn anclados, adems no interactan con la estructura. No

presenta los daos antes mencionados.

Calificacin C: Los elementos son estables pero con anclajes poco

fiables. Puede presentar algn dao indicado anteriormente.

Calificacin D: Estructura cuyos elementos tanto externos como

internos son inestables y mal conectados. Adems presenta varios de

los daos mencionados.



11. Estado de conservacin

El estado de conservacin de una estructura puede comprometer su

integridad y estabilidad frente a un evento ssmico, si no ha sido objeto

de acciones de mantenimiento durante su vida til.

El Golfo de Mxico es castigado con problemas graves de corrosin ya

que es considerada la segunda regin ms corrosiva del mundo:

despus del mar del norte en Noruega. Dentro de los estados del Golfo,

Veracruz ocupa el puesto nmero dos, despus del estado de

Campeche.(UV,2005)

Con esto podemos decir que en cuanto a los problemas que ocasiona la

corrosin en la industria de la construccin, se tiene plena conciencia

de que el factor ms determinante para la reduccin en la durabilidad

del concreto estructural es la falta de control de la corrosin en los

aceros de refuerzo. En estructuras de mampostera con refuerzo interior

pueden presentar corrosin en las varillas que proporcionan el refuerzo.

Para poder calificar a una edificacin en cuanto a su estado de

conservacin debemos tener en cuenta si ha sufrido daos debido a la

corrosin, si presenta fisuras en la mampostera, si se nota que ha

recibido mantenimiento.

Calificacin A: Mampostera en buenas condiciones, sin dao visible.

El edificio recibe mantenimiento peridicamente. Si es mampostera

con refuerzo interior o confinada, el acero de refuerzo no presenta

corrosin ni estn expuestas las varillas. El sistema de piso est en

buenas condiciones en cuanto a mantenimiento.



Calificacin B/Calificacin C: Estructura que no clasifica como A o D.

Mampostera con leve deterioro de los materiales y con agrietamiento

de su espesor menor de 3mm.

Calificacin D: Mampostera que presenta un grave deterioro en las

caractersticas fsicas de los materiales de construccin y con

agrietamiento de espesor superior a 3 mm. Si es mampostera

confinada o reforzada las varillas estn expuestas o se nota manchas

debidas a corrosin. La losa presenta problemas de goteras y/o

carbonatacin.

12. Efecto de sitio

En este parmetro se aplicar la prueba de vibracin ambiental

(Explicada en el Captulo 2 :Antecedentes) para obtener el primer modo

de vibrar de la estructura y compararlo con el modo de vibrar del suelo

en el cual se encuentra desplantada la edificacin, con el fin de saber si

es posible que entren en resonancia debido a un sismo.

Para las zonas que se divide la zona conurbada Veracruz-Boca del Ro,

Firme, Duna o Aluvial, se cuenta con la siguiente informacin:

Zona I Firme:

Esta zona presenta periodos dominantes de vibracin de entre 0.00 a

0.19 segundos



Zona II Duna:

Esta zona presenta periodos dominantes de vibracin de entre 0.20 a

0.39 segundos.

Zona III Aluvial:

En esta zona se presentan periodos mayor o igual a 0.40 segundos.

Si en algn edificio no se pudiera aplicar la prueba de vibracin

ambiental para obtener el primer modo de vibrar de la estructura

podemos usar alguna de las siguientes frmulas:

a) : 0.1

Dnde:

T: periodo fundamental en segundos.

N: nmero de pisos del edificio.

b) :

10030

+

2

1+30

Dnde:

T: Periodo propio (seg)

H: Altura total de la construccin sobre el nivel de referencia en

metros.

L: Longitud total del edificio en la direccin estudiada en metros

: Densidad de muros (rea de la seccin horizontal de los muros/

rea de la planta baja) (m/m).



Calificacin A: Estructuras en las cuales su primer modo de vibrar no

coincide con el rango del periodo dominante de vibracin del suelo en la

cual estn desplantadas, descartando as posibles problemas de

resonancia entre la edificacin y el suelo.

Calificacin B/ Calificacin C: Estructuras en las cuales su periodo de

vibracin este cerca del que existe en la zona donde estn cimentadas,

entre ms se aproxime a ese rango se acerca a C.

Calificacin D: Estructuras en las cuales su periodo de vibracin cae

dentro del rango del periodo del suelo en que estn desplantadas, con

lo cual favorece a potenciales problemas de resonancia suelo-

estructura.

13. Cambio de uso

Este parmetro es importante, debido a que las estructuras

estratgicas deben ser diseadas para estar en pie despus de un

evento ssmico y que desempeen su funcin de manera eficaz. En la

etapa previa de la metodologa se identific que algunas de las

edificaciones en un principio no fueron diseadas para cumplir la

funcin que actualmente desempean y eso contribuya a sufrir

vulnerabilidad ante un sismo, o todo lo contrario si fueron diseadas de

manera que no fuera vulnerable y ahora el cambio de uso no afecte a la

nueva tarea a la que ha sido destinada la edificacin. Por esto es

necesario saber si la estructura desde un principio fue diseada para su

funcin o si sufri un cambio de uso.



Para poder tener un criterio con el cual basarnos para calificar este

parmetro, tenemos la clasificacin de las estructuras segn su destino,

dicha clasificacin la establece CFE y es la siguiente: (CFE, 2008)

Grupo: A+

Las estructuras de gran importancia, o del Grupo A+, son estructuras

en que se requiere un grado de seguridad extrema. Su falla es

inadmisible porque, si se presenta, conducira a la prdida de miles de

vidas humanas, a un grave dao ecolgico, econmico o social, o bien,

impedira el desarrollo nacional o cambiara el rumbo del pas. Son

estructuras de importancia extrema, como las grandes presas y las

plantas nucleares.

Grupo: A

Estructuras en que se requiere un grado de seguridad alto.

Construcciones cuya falla estructural causara la prdida de un nmero

elevado de vidas o prdidas econmicas o culturales de magnitud

intensa o excepcionalmente alta, o que constituyan un peligro

significativo por contener sustancias txicas o inflamables, as como

construcciones cuyo funcionamiento sea esencial a raz de un sismo.

Tal es el caso de puentes principales, sistemas de abastecimiento de

agua potable, subestaciones elctricas, centrales telefnicas,

estaciones de bomberos, archivos y registros pblicos, monumentos,

museos, hospitales, escuelas, estadios, templos, terminales de

trasporte, salas de espectculos y hoteles que tengan reas de reunin

que pueden alojar un nmero elevado de personas, gasolineras,

depsitos de sustancias inflamables o txicas y locales que alojen

equipo especialmente costoso.



Se incluyen tambin todas aquellas estructuras de plantas de

generacin de energa elctrica cuya falla por movimiento ssmico

pondra en peligro la operacin de la planta, as como las estructuras

para la transmisin y distribucin de energa elctrica.

Grupo: B

Estructuras en que se requiere un grado de seguridad convencional.

Construcciones cuya falla estructural ocasionara prdidas moderadas o

pondra en peligro otras construcciones de este grupo o del grupo A,

tales como naves industriales, locales comerciales, estructuras

comunes destinadas a vivienda u oficinas, salas de espectculos,

hoteles, depsitos y estructuras urbanas o industriales no incluidas en

el grupo A, as como muros de retencin, bodegas ordinarias y bardas.

Tambin se incluyen todas aquellas estructuras de plantas de

generacin de energa elctrica que en caso de fallar por temblor no

paralizaran el funcionamiento de la planta.

Con lo anterior podemos tomar un criterio ms slido, por ejemplo si

vamos a evaluar una escuela, que segn CFE es parte del grupo A,

pero originalmente fue una bodega, las cuales pertenecen al grupo B,

entonces tendramos una estructura que ha sufrido un cambio de uso y

que adems, cambio de categora, de una inferior a superior y ha

tomado ms importancia debido al grado de seguridad que ahora

requiere por el nmero de vidas que podra perderse en caso de un

sismo. Esto lo evaluaramos como D.

Calificacin A: La edificacin no ha sufrido cambio de uso, o si sufri

pas de una clase superior a inferior.



Calificacin B/ calificacin C: La estructura ha sufrido cambio de uso

pero permaneci en la misma clase Entre ms se consider que se

alej de su uso inicial se considerar C.

Calificacin D: La edificacin ha sufrido cambio de uso, y adems

paso de una clase inferior a superior.

4.2.1.2 Metodologa para estructuras a base de marcos

de concreto

Para estructuras a base de marcos de concreto se evaluarn los

siguientes parmetros que son los que inicialmente evala la

metodologa original

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Tesis Daniela Bustos HernÃ¡ndez. Ãltima RevisiÃ³n.21 nov 12