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INGENIERÍA FORENSE Y ESTUDIOS DE SITIO VOLUMEN III (En preparación) Editor José Grases Tema 1 LA VULNERABILIDAD DE LAS ESTRUCTURAS A LOS 4 ELEMENTOS GRIEGOS Ing. Arnaldo Gutiérrez arnaldo.arnaldogutiérrez@gmail.com

INTRODUCCIÓN

El sabio Empédocles (494 –434 a. de C.), de Sicilia, puso fin a la disputa de dos célebres filósofos griegos, Parménides, de Elea, al Sur de Italia ( aprox. 510-470 a. de C.) y de Heráclito, de Éfeso ( aprox. 540 –480 a. de C.), al afirmar que todos los cambios en la Naturaleza se deben a que todo está compuestos de cuatro elementos que se mezclan y se vuelven a separar [Garder, J, 1999]. Y son precisamente estos cuatro elementos de la concepción griega del Universo, las que afectan a las estructuras que construyen el hombre, particularmente cuando la humanidad padece los efectos un cambio climático [Heron, 2009; Gutiérrez 2016].

Elemento Vulnerabilidad Fuego Estructuras de acero en condiciones de incendio. Agua La impermeabilización de edificaciones como protección contra la corrosión. Tierra Reducción de la ruina progresiva mediante el proyecto por integridad estructural. Viento Tormentas tropicales y vientos huracanados en Venezuela.

ELEMENTO FUEGO

PROYECTO DE ESTRUCTURAS DE ACERO EN CONDICIONES DE FUEGO En la Norma COVENIN 1618:1998 Estructuras de Acero para Edificaciones. Método de

los Estados Límites ( basada en la Norma AISC-LRFD 1999) el requisito de proyecto por fuego de la Sección 8.4.7 se refiere a las Normas COVENIN de medios de escape, y en el correspondiente comentario a publicaciones especializadas. La actual norma ANSI/AISC 360-10 Specification for Structual Steel Buildings, y la futura edición 360-16, incluye el Apéndice 4 con disposiciones explícitas para el proyecto estructural en condiciones de fuego, que ya empiezan a aparecer en los programas de cálculo estructural [Framssen 2005; Gutiérrez, 2008].El requisito fundamental de seguridad o filosofía de diseño del Apéndice 4 es la protección de la vida en caso de incendio, para lo cual se establecen objetivos de desempeño para la estructura y sus componentes durante el fuego básico de diseño, tal como está especificado en la norma ASTM E119 Standard

Tests Methods for Fire Test of Building Construction and Materials. Alternativamente a los métodos avanzados de análisis, se consideran métodos simplificados y la evaluación experimental en la SEI/ASCE/SFPE 29-99 Standard Calculation Methods for Structural

Fire Protection de los materiales ensayados según la norma ASTM E119. La nueva edición del ASCE 7-16 Minimum Design Loads and Associated Criteria for Buildings

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and Other Structures incorporará un proceso resiliente de proyecto bajo en el capítulo Performance-Based Design Procedures for Fire Effects on Structures. Como objetivos de desempeño se definen tres Estados Límites para las barreras contra el fuego: a) La transmisión de calor que puede conducir a elevación de la temperatura en superficies no expuestas al fuego; b) brechas en las barreras corta fuego debido a su agrietamiento o pérdida de integridad estructural ; y c)la pérdida de la capacidad soporte de los miembros . Para los miembros estructurales controlan el Estado Límite de Agotamiento Resistente y los valores límites de deformación, utilizando las siguiente combinación de solicitaciones que provienen del Comentario C2.5 de la Norma SEI/ASCE 7-10 para las acciones extraordinarias: (0.9 ó 1.2 ) CP + T + 0.5 CV (0.9 ó 1.2 ) CP + T + 0.5 CV + 0.2 W La degradación en resistencia y rigidez a utilizar en el análisis estructural de los miembros, las conexiones, y demás componentes del sistema estructural solicitados a altas temperaturas, serán las de las Tablas A-4.2.1,4.2.3 y6 4.2.3 del Apéndice A del AISC 360-10 adoptadas del Eurocódigo [ECCS,2001; AISC, 2003]. Para el caso particular de las vigas de alma abierta (Joist) , no contempladas en las Normas AISC y COVENIN , se aplicarán las disposiciones del Steel Joist Institute [ SJI, 2003]. La mayoría de las normas estructurales consideran el incendio una acción extraordinaria, con lo cual se concluye que: Es la cantidad de material combustible la variable más importante a cuantificar en los daños generados por incendios. Los propietarios y usuarios tienen la responsabilidad del mantenimiento, incluyendo el control de las cargas calóricas, y el uso de materiales resistentes al fuego.

Figura No.1 El edificio Cardington después del ensayo de un incendio en condiciones reales

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TABLA No. 3 LECCIONES APRENDIDAS

Parque Central Caracas 17-10-2004

Torres Centro Mundial de Comercio, New York 11-9-2001

El incendio duró al menos 20 horas, lo que excede con mucho la máxima protección proyectada del revestimiento antifuego, de 4 horas para vigas y columnas y de 2 horas para las losas. Rotura en los vidrios ordinarios ( que habían sustituido a los originales vidrios de seguridad) de las ventanas permitió el paso de aire externo que avivó la combustión y favoreció el paso de las llamas a niveles superiores. Alrededor de los bordes externos de la macrolosa de 3 m de espesor aproximadamente, las llaman lograron subir alcanzando algunas oficinas ilegales cerca de las fechadas y facilitando su propagación hacia el interior de las mismas. Falta de mantenimiento de los sistemas de protección contra incendio. Las escaleras de escape están alojadas en núcleos de paredes de mampostería que se mantuvieron operativas durante y después del incendio. Las aberturas interiores no contaban con obturaciones ignífugas, y al igual que en los sitios donde las paredes cortafuego no subieron completamente hasta el techo, facilitaron el paso y avance de las llamas. El diseño sismorresistente de la estructura de concreto fue en gran medida el responsable del buen desempeño como sistema estructural ante el fuego. Como la estructura de acero no fue considerada sismicamente colaborante, presentó mayores daños en miembros y conexiones, por deformaciones excesivas más no por ruina, especialmente en aquellas zonas donde se había perdido el recubrimiento protector.

Los ingenieros estructurales habían previsto el impacto de un avión 707, mucho más pequeño que un 767, y a velocidad de aterrizaje, pero no se contempló el incendio que produjeron los 10000 galones de combustible de aviación. Se evacuaron con éxito el 87 % de los ocupantes de la torre, incluyendo más del 99 % de las personas por debajo de los pisos impactados. Los aviones abrieron un boquete de unos 43 m sobre fachadas de 65 m de anchura, es decir inutilizaron un 67 % del área, o en otros términos, de las 59 columnas al frente , el WTC1 perdió 36 y el WTC, 32 columnas, es decir, más de la mitad, sin embargo no se derrumbaron de inmediato porque el sistema de piso constituido por viguetas de celosía (joist) fue capaz de redistribuir las cargas. Lo que finalmente derribó a las torres fue el incendio generado por el combustible jet que hizo entrar en ignición abundante contenido del edificio y la pérdida de la protección contra fuego de los componentes estructurales debido al fuerte impacto. El feroz incendio en las torres debilitó las ya dañadas vigas de apoyo y propició un efecto de dominó, originando que un piso cayera sobre el siguiente. Se dice que el tiempo de desmoronamiento de las Torres Gemelas fue proporcional al espesor del revestimiento contra fuego: el WTC1 tenía recubrimiento de 1.5 plg. y cayó en 104 minutos, el recubrimiento del WTC2 era de 0.75 plg. y se derrumbó en 56 minutos. Otros expertos afirman que los tiempos relativos al derrumbe guardan más relación con el peso adicional que tuvieron que soportar los pisos que recibían a los que ya habían fallado.

También han dejado importantes lecciones los incendios en las siguientes estructuras de concreto : 5 y 6 de febrero de 1998 en la Torre Europa y la Torre Cemica del 13 de marzo

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de 1986 en Caracas. Caso especial de edificios altos como el del 21 de febrero en “La Antorcha” en Dubai. Incendios en plantas industriales como la planta termoeléctrica de Tacoa, 9 de diciembre de 1982. También la serie de incendios en instalaciones petroleras 27 agosto y 21 septiembre 2012, entre otras. [Gutiérrez, 2016b]

ELEMENTO AGUA

LA IMPERMEABILIZACIÓN DE EDIFICACIONES, PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓN El desarrollo de los materiales y prácticas de impermeabilización durante los 34 años que transcurrieron desde la publicación de las Normas para la Impermeabilización de Edificios, 1963, del antiguo Ministerio de Obras Públicas, justificaron la elaboración de la norma COVENIN 3400: 1998 Impermeabilización de Edificaciones para solucionar uno de los mayores problemas de la construcción en Venezuela. Los perjuicios del paso del agua puede traducirse en costosas molestias dentro y fuera de las edificaciones, problemas de salud para sus habitantes, averías y daños en la estructura misma por deterioro de sus materiales ( MECEER, 2005), así como daños en sus instalaciones.

Gran parte de la norma COVENIN 3400:1998 es original. Además de rescatar y decantar la invalorable experiencia de los fabricantes e impermeabilizadores venezolanos, se revisaron e integraron aquellas disposiciones de las normas extranjeras adaptables a las particulares condiciones del clima tropical. El criterio de la Comisión fue el de redactar en forma simple y funcional, con muchas figuras y tablas, los requisitos mínimos modernos para una correcta impermeabilización, desde la etapa de proyecto hasta las etapas de construcción, inspección y mantenimiento.

Por las características y la modernización de los materiales y la práctica de la impermeabilización, así como la falta de su enseñanza en nuestras Universidades, la Comisión decidió redactar la Norma como un documento descriptivo de las prácticas recomendadas para el diseño, la instalación y el mantenimiento, el uso de los productos y equipos, es decir, como un código de prácticas, sin dejar de hacer énfasis en los problemas conceptuales, de manera que puedan incorporarse, prácticamente de inmediato, los nuevos desarrollos tecnológicos, tomando en cuenta que los materiales y prácticas de la impermeabilización en países con climas tropicales son diferentes a las de los países con marcado cambio de estaciones.

La Norma COVENIN 3400:1998 Impermeabilización de Edificaciones enfatiza que el éxito de la impermeabilización radica fundamentalmente en :

� El diseño y mejor ejecución de : � las pendientes, las mediacañas, goteros y juntas, � en la adecuada localización de los drenajes, � en la selección del tipo de impermeabilización y la de sus materiales

(Ver Tabla No. 4) , incluyendo los de protección. � En una inspección oportuna en cada una de las etapas constructivas ( Ver

Tabla No. 5), � la escogencia de una empresa impermeabilizante de comprobada experiencia , y

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� el estricto cumplimiento del plan de mantenimiento de la impermeabilización. La Figura 2 muestra daños por humedad en estructuras de concreto y de acero. La COVENIN 3400:1998 aplica a ambos tipos de estructuras, porque las estructuras de acero con miembros de sección abierta siempre están protegidos contra la corrosión, y la norma de impermeabilización atiende a los componentes de concreto ( losas y acabados de fachadas). Como señalaba el Dr. Eduardo Arnal, los daños por corrosión son menores en estructuras de acero que en las de concreto, porque en las estructuras de acero siempre está presente el plan de mantenimiento [Gutiérrez, 1997; ECCS,2001]

Figura 2 . Daños por humedad en estructura de concreto (Caracas) y estructuras de acero con secciones cerradas (Biloxi, Mississippi, 2005) Fuente:A: Gutiérrez En los Artículos 1.4 y 3.1 de la COVENIN 3400:98 se establecen las responsabilidades de los actores de una impermeabilización, con especial énfasis en los propietarios y la inspección. El Capítulo 3 contempla los Criterios para el proyecto de una impermeabilización o reimpermeabilización ( Capítulo 7). El Capítulo 5 describe detalladamente la ejecución de la impermeabilización, incluyendo las precauciones

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constructivas básicas. Y el Capítulo 8 está dedicado a la inspección de la impermeabilización o la reimpermeabilización, desglosando las actividades y responsabilidades del Inspector antes, durante y después de las mismas [de Rincón et al, 2000].

La Tabla No. 4 muestra la selección de los Tipos de impermeabilización contemplados en la COVENIN 3400:98. La Tabla No. 5 constituye una guía para la detección y el tratamiento de las patologías más comunes en una impermeabilización.

TABLA No. 4 SELECCIÓN DEL TIPO DE IMPERMEABILIZACIÓN

Lugar de aplicación Procedimiento

Articulado Tablas Superficie transitable

Superficie no transitable

Losas o placas horizontales de

concreto vaciadas en sitio

T1 T1,T5,T6, T7 5.3.1 C-5.1

y C-5.2

Losas o placas inclinadas de concreto vaciadas en

sitio T1 a T9 5.3.2 C-5.3

Losas o placas de Concreto prefabricadas

T1 5.3.3 C-5.4

Techos de madera T1 5.3.4 C-5.5 C-5.6 Baños, cocinas,

lavanderías y saunas T11 T10 5.3.5 C-5.7

Fundaciones, paredes y muros de contención

5.3.6 C-5.8

Jardineras T1 5.3.7 C-5.9 Estacionamientos T1,T5 5.3.8 C-5.10

Tanques de agua C2.5 C2.4 5.3.9 C-5.11

y C-5.12

Fosos de ascensores C2.5 C2.4 5.3.10 C-5.1 2

y C-5.13

Ductería de aire acondicionado

C5.4, T6, T7 5.3.11 C-5.14

Canchas deportivas C5.5 5.3.12 C-5.15 Helipuertos T8 5.3.13 C-5.16

Piscinas T1 5.3.14 C-5.17 Lagunas de oxidación y depósitos de agua sobre

el suelo T1 5.3.15 C-5.18

Notas.- T corresponde a los Tipos de impermeabilización, Artículo 4.3 y C corresponde a las Actividades Complementarias en las etapas constructivas, según el Artículo 4.5 de la COVENIN 3400:1998

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TABLA No. 5 PATOLOGÍA DE LAS MEMBRANAS ASFÁLTICAS

PROBLEMAS DEFECTOS CONSECUENCIAS SOLUCIONES Ampollamiento Formación de pequeñas burbujas sobre la superficie de la membrana asfáltica con diámetro de 2 mm

Fabricación

Posible deterioro de la superficie afectada a largo plazo.

En caso de afectar la fibra, parchear la superficie deteriorada

Cuarteado Deterioro superficial localizado de la membrana en forma de piel de cocodrilo Tipo 1 Deterioro químico Tipo 2 Empozamiento Tipo 3 Recubrimiento no

compatible Tipo 4 Contaminación

ambiental Tipo 5 Envejecimiento

Prematuro Tipo 6 Sobreflameado

Otros

Otros

Colocación

Terceros

Fabricación

Colocación

Pérdida de la Impermeabilidad a mediano plazo.

Tratamiento con asfalto plástico modificado y recubrimiento recomendado por el fabricante

Abombamiento Área abultada en forma circular localizada en ciertas partes de la impermeabilización

Colocación

Posible humedad en la parte inferior de la losa o placa.

Colocar exhaladores cada 50 m3 en el área afectada

Poros Pequeños orificios superficiales semejantes a un ampollamiento roto.

Fabricación; o durante la colocación, cuando se sopletea la membrana y está lloviendo

De no alcanzar la fibra de refuerzo y dejarla expuesta, no causa mayores problemas.

En caso de alcanzar la fibra de refuerzo, colocar parches o aplicar asfalto plástico modificado y recubrimiento recomendado por el fabricante

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TABLA No. 5 PATOLOGÍA DE LAS MEMBRANAS ASFÁLTICAS (continuación) PROBLEMAS DEFECTOS CONSECUENCIAS SOLUCIONES

Corrimiento en los solapes Desplazamiento de una membrana asfáltica con respecto a la otra en la unión

Colocación

Filtraciones a corto plazo

Parcheo a lo largo del solape

Despegue de los bordes o remates Desprendimiento de la membrana en las áreas del perímetro o en los puntos de encuentro y en los bordes de las pestañas

Colocación

Filtración

De no existir agua en los bordes o remates, cortar el exceso, flamear y acordonar con asfalto plástico modificado Si existe agua, secar primero y luego aplicar la misma solución

Fractura en los solapes Rotura de la membrana asfáltica a lo largo del solape en la unión

Colocación

Filtración a corto plazo

Parcheo a lo largo de la fractura

Perforación por impacto Alteración de la superficie por impacto dinámico o estático causado por un material punzante de peso superior al especificado para el producto

Otros

Filtración

Parcheo en la zona afectada

Perforaciones en jardineras Perforación por raíces que penetran la impermeabilización

Otros

Filtraciones a largo plazo

Retirar y reimpermeabilizar

Nota. – Ver la ilustración correspondiente en la Norma COVENIN 3200.1998.

ELEMENTO TIERRA REDUCCIÓN DE LA RUINA PROGRESIVA MEDIANTE EL PROYECTO POR INTEGRIDAD ESTRUCTURAL

La Norma COVENIN 2002:1988 Criterios y Acciones Mínimas para el Proyecto de

Edificaciones, contempla las Acciones Extraordinarias en su Artículo 6.3. Estas acciones pueden presentarse en casos excepcionales y causar catástrofes, tales como las explosiones de gases o líquidos industriales, impacto de vehículos, impacto de objetos que caen. Este tipo de fallas es lo que la literatura contemporánea denomina colapso progresivo ( “efecto dominó”), cuando la ruina de una parte significativa o de toda la estructura es propiciada por una falla local, relativamente pequeña en la estructura. La Integridad estructural se refiere a que cualquier falla local en la estructura no debe propagarse a otros miembros ni a la estructura, la cual no debe perder su conectividad y estabilidad. Como este es un tema en creciente desarrollo y la literatura anglosajona se caracteriza precisamente por el descuido en denominar las

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cosas, llamamos la atención sobre cuales deben ser los términos más adecuados para caracterizar este comportamiento estructural [Gutiérrez, 2005b; Grases y Gutiérrez, 2006; Godoy 2009]. Lo que si tenemos claro es que la palabra colapso, que proviene de la Medicina, no es la más adecuada como término en ingeniería, como se indica en la Tabla No. 6 [Gutiérrez, 206a].

TABLA No. 6 TERMINOLOGÍA PARA INGENIEROS ESTRUCTURALES

Falla ( Failure) . La estructura o algunos de sus miembros o componentes dejan de cumplir la función para los cuales fueron diseñados. Daño (Damage). Expresión general que denota deterioro o ruina parcial. Puede ser reparable o considerarse irreparable por razones económicas. Colapso ( Collapse). Sinónimo de ruina. Ruina (Ruin). Pérdida de estabilidad o desplome de la edificación debido a la pérdida de capacidad de soporte o de conectividad. En la mayoría de los casos el ingeniero no proyecta para acciones excepcionales, sino que se toman precauciones para reducir la vulnerabilidad de las construcciones ante estas acciones, ya sea mediante la redundancia estructural que garantice la existencia de trayectorias alternas que permitan redistribuir las cargas a otros miembros en el caso eventual de la falla de un determinado miembro, o mediante detalles constructivos que mejoren la resistencia local y la interconexión o continuidad de los miembros. O una combinación de ambas estrategias. En todo caso el ACI 318 aclara que el diseño por integridad estructural no pretende cubrir los casos de atentados terrorista, deslizamientos de tierras y eventos similares. Ver Guía AISC 26

Design Guide 26. Design of blast resistant structures [AISC, 2013] y la Tabla No. 7. La edición 14th del Manual AISC 2010 ha introducido cambios importantes en el procedimiento de diseño de las conexiones con plancha simple extendida, que junto con la verificación de los requisitos de integridad estructural, exigidos por el New York City

Building Code, 2008 y el International Building Code, 2009 justifican el estudio de estas conexiones, especialmente cuando en el país se está haciendo un uso incorrecta de las mismas por desconocimiento de sus fundamentos de proyecto [Gutiérrez, 2012]. Los requisitos de integridad estructural están contemplados en los Artículos 8.2 y 7.8 de la COVENIN 1618:98 y Fondonorma 1753:2006,respectivamente. Los requisitos de proyecto para la integridad estructural se encuentran el Artículo 1.4 de la norma ASCE/SEI 7-10, en la Sección B.3.9 del ANSI/AISC 360-160. El proyecto por ruina progresiva está contemplado en el Artículo 8.2 de la Norma COVENIN 1618:98 Estructuras de Acero para Edificaciones. Método de los Estados Límites, que introduce el concepto de Integridad estructural, En el Artículo 7.8 de la FONDONORMA 1753: 2006 Proyecto y Construcción de Obras en Concreto Estructural se dan recomendaciones explícitas para lograr la integridad estructural en las edificaciones clasificadas como de Nivel de Diseño ND1, puesto que las de Nivel de Diseño ND2 y ND3 al cumplir con los respectivos requisitos de diseño sismorresistentes tiene una mayor probabilidad de mantener la integridad estructural y responder satisfactoriamente al efecto de colapso progresivo. Esta es la razón fundamental por la que el Artículo 7.4 exige a las edificaciones

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con ND1 el confinamiento del concreto dentro del nodo mediante ligaduras o estribos cerrados.

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Figura 3. Ausencia de integridad estructural, deslave del estado Vargas,1999. [Gutiérrez, 2016a] Experiencia mundial La explosión de gas en un apartamento del edificio prefabricado de Ronan Point en Newham, al Este de Londres, el 16 de Mayo de 1968, produjo un efecto desproporcionado sobre la edificación que por primera vez llamó la atención de los ingenieros sobre la vulnerabilidad de la falta de continuidad en las estructuras prefabricadas, en particular, y de la posibilidad del “efecto dominó” en las edificaciones en general. Los casos aislados que en todo el mundo se fueron presentando después de Ronan Point permitieron ir dando cuerpo al tema de la ruina progresiva. Pero es realmente con los atentados los atentados terrorista en Londres 1992 (Mary´s Axe), Oklahoma City,USA 1995 ( (Edificio Federal Alfred P. Murrah), New York ( WTC 1 y 2, y el Pentágono en Washington 2001, y eventos naturales como el paso del huracán Katrina en agosto 2005 por Biloxi, Mississippi , cuando se plantea la necesidad de disponer de metodologías para el proyecto estructural capaces de reducir la vulnerabilidad a la ruina progresiva. Las primeras conclusiones de los estudios confirman que el proyecto sismorresistente de la periferia de los edificios efectivamente contribuye a la sobrevivencia del edificio ante un ataque terrorista, pero no es suficiente con los miembros internos, incluyendo los muros estructurales [ Hayes et al, 2005]. La Tabla No. 7 resume el estado actual del conocimiento del problema que se ha decantado en las normas citadas.

TABLA No. 7 EVOLUCIÓN DE LAS DISPOSICIONES PARA REDUCIR LA VULNERABILIDAD A LA RUINA PROGRESIVA

Normas

Casos Ronan Point

Edif. Murrah

WTC 1 y 2

ASCE 7-02 ¿? No

No [Ver Gutiérrez, 2012]

ACI 318-05 Si ¿?

US General Services Administration, GSA. PBS 2000

¿? No

GSA.PBS 2003 No Si

GSA. PC Guidelines No No

ELEMENTO AIRE

TORMENTAS TROPICALES Y VIENTOS HURACANADOS EN VENEZUELA La ubicación de Venezuela al norte de América del Sur la coloca dentro del área de formación e influencia de los tormentas tropicales (vientos sostenidos con velocidades de 63 a 119 km/h) y huracanes tropicales (vientos sostenidos de más de 119 km/h), específicamente por encima de los 10º N. Cuando factores tales como una zona de alta presión muy cercana al Caribe Oriental, bloquea los movimientos de los huracanes hacia el Norte Noroeste y los obliga a seguir hacia el Oeste, y a veces hacia el SurOeste,

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manteniendo una latitud entre 9º y 11º N, se producen sobre el territorio venezolano, abundante nubosidad, fuertes precipitaciones, descargas eléctricas y vientos huracanados; también cuando se induce un desplazamiento de la Zona de Convergencia Intertropical más al Norte, o cuando cambia el flujo de los vientos sobre los principales sistemas montañosos. En la Norma COVENIN 2003:86 Acciones del Viento sobre las Construcciones se consideró que Venezuela no estaba expuesta a los embates catastróficos de huracanes, y que mediante el uso de un Factor de importancia, α, para modificar el período medio de retorno y el incremento del 10 % para las zonas costeras, quedaba cubierta cualquier eventualidad en lo que a tormentas y huracanes tropicales se refiere. Sin embargo debido al calentamiento de las aguas del Océano Atlántico en la Zona de Convergencia Intertropical se ha registrado un incremento en el número de tormentas tropicales y huracanes que nacen por debajo del paralelo 10º N, incrementándose por tanto la probabilidad de que afecten al territorio venezolano. Para obtener evidencias históricas de los efectos causados por las perturbaciones meteorológicas que han afectado al país, se rastrearon, además de las referencias bibliográficas, los reportajes en la prensa nacional entre 1978 y 2016 [Gutiérrez, 2016a]. La información de prensa y otras publicaciones dirigidas al público en general, debe ser usada y tratada con cautela porque no está escrita para ser documento científico, por lo que pueden ser imprecisas, erróneas, exageradas. Es un error aceptar las inexplicables altas velocidades transmitidas por los medios de comunicación porque pueden conducir a proyectos conservadores y antieconómicos al crear la falsa idea que las fallas se deben solamente a las velocidades del viento más que a las deficiencias del proyecto o de la construcción, y las construcciones que permanecen intactas dar un falso sentido de seguridad.

Las vulnerabilidades más frecuentemente reportadas coinciden con las del Comentario C-3 de la Norma COVENIN 2003: a) Desprendimientos de techos. En algunos casos afectando a otras estructuras cercanas; b) Afectación de la energía eléctrica, servicios telefónicos y de agua por caída de árboles; c) Caída de torres de telecomunicaciones; d) Caída de árboles sobre viviendas, instalaciones y vehículos. A veces con pérdidas de vidas; e) Efectos inducidos por el viento, como impacto de objetos volantes o desprendidos; f) Roturas de cristales; g) Daños a sembradíos; h) Fallas estructurales en galpones, vallas y avisos publicitarios, y similares. Revisión crítica de la norma COVENIN 2003

En la evaluación de la norma venezolana, el proyecto Actualización de los Códigos de

Construcción del Gran Caribe para Vientos y Sismos de la Asociación de Estados del Caribe, ACS, [ACS,2003] concluyó: “A pesar de tener 17 años , éste es un Código completo y no está desactualizado. Sin embargo debería ser revisado para incluir unas pocas consideraciones específica como el Factor de Topografía y los Efectos de Direccionalidad así como Límites de Deriva.”. El Código Modelo de Construcción para Cargas de Viento preparado y propuesto por la ACS en 2003 es una traducción autorizada de la Sección 6 de la Norma SEI/ASCE 7-02 con algunas modificaciones. Al igual que las recomendaciones que resultaron de la revisión de un gran número de normas de viento, este documento modelo será de gran ayuda en la

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futura revisión de la Norma venezolana, si bien además de ser actualizado con la versión SEI/ASCE 7-16, amerita otras modificaciones para reflejar las particularidades de nuestra geografía y práctica constructiva. Los efectos de lluvia impulsados por el viento son tratados en la Norma COVENIN 3400:98 Impermeabilización de Edificaciones. Un aspecto abordable de inmediato, s la actualización de las combinaciones de solicitaciones indicadas en la Figura C-3.2 de la Norma COVENIN 2003:1987 adecuadas mientras estuvo vigente la Norma COVENIN 1618:1982 de estructuras de acero, pero que ahora deben estar en consonancia con la Norma COVENIN 1618:1998 y ANSI/AISC 360-10 . También debe introducirse el factor de direccionalidad del viento, como se indica en la Tabla No. 8.

TABLA No. 8 ACTUALIZACIÓN DE HIPÓTESIS DE SOLICITACIONES QUE INCLUYEN VIENTO, W.

Norma COVENIN 2003:1987 Figura C-3.2 Caso1. Viga carril apoyada en las columnas de la estructura (Columnas en bayoneta o con ménsulas)

Caso 2. Vigas carril apoyadas en columnas independientes de la estructura (Columnas de sección compuesta)

1) 1.4 CP 2) 1.2 CP + 1.6 CVt 3) 1.2 CP + 0.5 CVt + 1.6 GV ± 0.4W 4) 1.2CP+0.5CVt +1.6Gt± 1.6 GL ± 0.4 W 4) 0.9 CP ± 1.6 W 5) 1.2 CP ± 1.6 W + 0.8CT 5) 0.9 CP+ 1.2 CT 6) 1.2 CP ± 0.4W + 1.2 CT 6) 1.2 CP ± 1.6W + 0.8 CT 7) 0.9CP ± 1.6W 7) 1.2 CP ± 0.4 W+ 1.2 CT 8) 0.9 CP + 1.2 CT 8) 1.2 CP + 0.5 CVt + 1.6GV ± 0.4W +1.2 CT 9) 1.2 CP+0.5 CVt+1.6GV ±0.4W+1.2 CT No existe 10) 1.2 CP + 0.5CV ± 1.6Gt ± 1.6GL No existe Norma COVENIN 1618:98 , Artículo 10.3

1.2CP ± 1.6 W + 0.5 CV + 0.5 CVt (10-4) Nota.- Se utilizarán los factores de 1.3 y 0.3, en lugar de 1.6 y 0.4, respectivamente, para las solicitaciones por viento W, cuando no hayan sido reducidas previamente por un factor de direccionalidad. Ver el aparte 4.3 Recomendaciones La notación correspondientes a las combinaciones de solicitaciones son: CP Solicitaciones gravitacionales permanentes; CVt Solicitaciones gravitacionales variables sobre el techo; W Solicitaciones por viento; CT Solicitaciones térmicas, reológicas o sus combinaciones; Gv Solicitaciones gravitacionales de la grúa, incluido el efecto de impacto; Gt Solicitaciones laterales de la grúa, que actúan normalmente a la viga carrilera en uno u otro sentido; GL Solicitaciones longitudinales de la grúa, que actúan paralelamente a la viga carrilera en uno u otro sentido. Reducción de la vulnerabilidad Además de las vulnerabilidades citadas en el Comentario C-3 de la COVENIN 2003. Una causa frecuente de fallas estructurales es la falta de un sistema de arriostramientos en techos y fachadas. Especialmente en los voladizos, estructuras atirantadas y estructuras livianas, el viento puede contrarrestar las cargas gravitacionales y producir compresión en miembros

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diseñados a tracción o sin los debidos arriostramientos laterales. Al respecto, las recomendaciones para el proyecto con vigas de alma abierta o joist del Instituto Norteamericano de Viguetas es muy orientador [ SJI, 2012]. En un contexto más amplio del riesgo, debe alertarse sobre las ubicaciones inseguras, tales como las crestas de cerros, colinas, barrancos o cerca de ríos. Los declives inclinados y los bordes de precipicios deben ser evitados al igual que los valles de lados inclinados donde se producen velocidades de viento excepcionalmente altas. En este sentido deben estimularse y complementarse trabajos como el de las Fundaciones Geografía Viva y CENAMB [ Delgado, 1999] con la vulnerabilidad de servicios vitales e instalaciones y su potencial daño por vientos huracanados. Igualmente podría extenderse a las áreas agrícolas. RECOMENDACIONES

1. Hasta tanto no se actualice la Norma COVENIN 2003, utilizar las Normas y

Especificaciones para Torres y Estructuras de Soporte de antenas de

Transmisiómn, NT.001:2007, de CANTV en la que se actualizó el mapa de zonificación eólica, y se incorporaron efectos topográficos. [Gutierrez,2011;Da Costa y Fonnegra, 2009; Torres y Vásquez, 2009; Vicentini, 2014; Ferreira G. y Ponte A, 2014].

2. Cualquiera sea el tipo de estructura (concretro, acero, etc.) utilizar las

combinaciones de solicitaciones del Artículo y Tabla 9.3 de la FONDONORMA 1753:2006 Proyecto y Construcción de Obras en Concreto

Estructural que incorporó el efecto de direccionalidad en la acción del viento.

3. Estimular y completar las guías de uso comunitario para la previsión de los riesgos hidrometeorológicos [ Delgado, 1999].

ACCION SIMULTÁNEA DE LOS ELEMENTOS. AMENAZAS ANTRÓPICAS Ya se ha llamado la atención al hecho de la acción de un elemento puede propiciar la situaciones de emergencia en la comunidad como los incendios y tsunamis post-terremotos, deslaves y derrumbes post aguaceros (15 diciembre 1991 Tragedia de Vargas, 11 al 16 de febrero 2005 deslave en Santa Cruz de Mora, Mérida, 3 de junio 2003 Pueblo Llano y Santo Domingo), derrumbe progresivo durante un deslave. Además de tomar en cuenta las situaciones y retos que plantea el cambio climático [Heron, 2009; Gutiérrez, 2016], los planificadores, constructores y demás agentes de la industria de la construcción deben considerar las amenazas antópicas ( explosiones de gas – Reims, Francia 28 abril 2013; explosión arsenal CAVIM, 30 enero 2011; incendios instalaciones petroleras, 25 y 27 agosto 2012, 25 de junio 2015, entre otros muchos. Todos estos en una recopilación de [ Gutiérrez, 2016].

15

ANEXO AYUDAS NORMATIVAS PARA REDUCIR LA VULNERABILIDAD

DE OBRAS CIVILES Edificaciones existentes La confiabilidad estructural de las edificaciones existentes constituye un campo especializado que requiere la participación de profesionales suficientemente experimentados, sin embargo las siguientes normas COVENIN suministran los criterios para la evaluación, adecuación, rehabilitación, reforzamiento o reparación de las edificaciones existentes, detallando: la información necesaria, los métodos de evaluación , analíticos y experimentales, así como también los criterios de aceptación de los resultados de ensayos, tanto de materiales como de la estructura o de sus miembros.

Ámbito de aplicación Documento Edificaciones de Concreto Estructural

Capítulo 17 de la Fondonorma 1753:2006 Proyecto

y Construcción de Obras en Concreto Estructural Edificaciones de Acero o mixtas Acero – Concreto

Capítulo 36 COVENIN 1618:98 Estructuras de

Acero para Edificaciones. Método de los Estados

Límites. Preferiblemente ANSI/AISC 360-16 Criterios sismorresistentes

Capítulo 12 COVENIN 1756:2001 Edificaciones

Simorresistentes

SEI/ASCE 7-16 Cambios de usos

Artículo 3.16 Norma COVENIN 2002:88 Criterios y

Acciones Mínimas para el Proyecto de Edificaciones

16

Responsabilidades

Artículo 3.14 Norma COVENIN 2002:88 Criterios y Acciones Mínimas para el Proyecto de

Edificaciones

Artículos 1.3 y C-1.3 de la COVENIN 1756:2001 Edificaciones Sismorresistentes Anexo G de la Fondonorma 1753:2006 Proyecto y

Construcción de Obras en Concreto Estructural Mientras tanto no se promulgue un cuerpo de normas para la evaluación e intervención de las edificaciones existentes, se recomienda la consulta de los documentos ATC 40 Seismic

Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings, FEMA 273 NHRP Guidelines for the

Seismic Rehabilitation of Buildings y FEMA 547 Techniques of the seismic rehabilitation

of existing buildings. Como también se necesita adaptar documentos como la Guía Práctica Reducing the risk of nonstructural eartjquake damage, FEMA E-74 [FEMA,2012] por su enfoque multidisciplinario ( ingenieros civiles, mecánicos y de instalaciones, arquitectos) orientado a reducir los daños a los ocupantes y los rescatistas, y a reducir las pérdidas de los contenidos de las edificaciones. Pertinente a estos temas es muy importante el seguimiento de la evolución histórica de las normas y materiales, incluyendo los puentes. Protección contra inundaciones Si bien en la Norma COVENIN 2002:88 Criterios y Acciones Mínimas para el Proyecto

de Edificaciones se contempla los empujes de líquidos con alturas máximas controladas y con densidades bien definidas, CF, es en el Capítulo 9 de la FONDONORMA 1753: 2006 Proyecto y Construcción de Obras en Concreto Estructural donde se introducen las siguientes combinaciones para estructuras destinadas a la protección contra las inundaciones:

U = 1.2 CP + 1.6 W + ψ CFU + 0. 5 CV + CVt (9-10)

U = 0.9 CP + 1.6 W + ψ CFU + 1.6 CE (9-11)

El factor de combinación ψ es igual a 2 en las zonas costeras y 1 en cualquier otra zona. En estas fórmulas: CE, las acciones o solicitaciones debidas al empuje de tierras u otros materiales, incluyendo la acción del agua contenida en los mismos. CFU, las acciones o solicitaciones debidas a inundaciones, y W sonlas acciones o solicitaciones debidas al viento.Acc

La intención de los autores de la Fondonorma 1753:2006 al incluir estas combinaciones en la Norma para Estructuras de Concreto es llamar la atención para el correspondiente Capítulo 7 de la COVENIN 2002, según la Sección 5 de la Norma SEI/ASCE 7-10 Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures y la publicación ASCE 24-98 Flood Resístanse Design and Construction Standard. Se espera que cuando ocurra la actualización de la COVENIN 2002, puedan incorporarse las enseñanzas de los casos de Vargas, New Orleans, etc. [Suárez Villar, 2002], así como lo pertinente al riesgo de tsunamis incorporados en el ANSI/ASCE 7:16. Acciones debidas al suelo La selección del sitio es muy importante para minimizar la vulnerabilidad de las construcciones, como lo advierten el Capítulo 11 de la Norma COVENIN 1756:2001

17

Edificaciones Sismorresistentes, el Capítulo 15 de la FONDONORMA 1753:2006 Proyecto y Construcción de Obras en Concreto Estructural, y el Capítulo 7 de la Norma COVENIN 2002:88 Criterios y Acciones Mínimas para el Proyecto de Edificaciones. La investigación geotécnica incluirá, pero no se limitará a los procedimientos de exploración, muestro y ensayos del suelo, elaboración de los perfiles litológico, características mecánicas, nivel de aguas subterráneas, sino también los factores que pudieran afectar la integridad y uso de la edificación, su comportamiento o modelación estructural y métodos constructivo. Existe una recopilación sobre fallas por suelo, geotécnia, etc en [ Gutiérrez, 2016]. Se ha señalado la deuda que tiene el gremio de los Ingenieros de Suelos y Fundaciones con la profesión [Gutiérrez, 2005d; de Marco,2009 y 2011]. Problemas tales como la estabilidad de taludes, arcillas expansivas, etc., están pendientes de recomendaciones normativas . Medios de escape En situaciones de emergencia los medios de escape y de acceso son muy importantes, especialmente en las edificaciones clasificadas dentro de los Grupos A y B1 de la Norma COVENIN 1756:2001 Edificaciones Sismorresistentes. En este sentido la Norma COVENIN 1733:90 Proyecto, construcción y adaptación de edificaciones de uso público,

accesibles a personas con impedimentos físicos suministra los requisitos que deben cumplirse en los estacionamientos, las aceras y rampas de acceso, los espacios funcionales, y los servicios sanitarios públicos [ Gutiérrez,2009; FEMA 2012]. OTROS DOCUMENTOS A continuación se enumeran documentos de especial interés para los ingenieros inspectores y residentes de obras civiles, o por no haber sido incluidos en alguna de las compilaciones previas citadas en las Referencias.

TABLA A1. MARCO LEGAL Verificar validez legal; si han sido derogados o aplican en condiciones particulares.

TÍTULO Observación

Ley de Licitaciones Gaceta Oficial No. 34.526, 10 agosto 1990; No. 34.830 30 octubre 1991;modif.. parcial, 2001.

Reglamento de la Ley de Licitaciones Gaceta Oficial No. 34.830 30 octubre 1991

Ley Orgánica de ordenación urbanística Gaceta Oficial No. 33.868 16 diciembre 1987

Reglamento de la Ley Orgánica de Ordenación Urbanística

Gaceta Oficial No. 34.678, 19 marzo 1991

Condiciones Generales de Contratación de Estudios y Proyectos del Sector Público.

Gaceta Oficial No. 30.875 del 3-9-75

Condiciones Generales de Contratación para la Ejecución de Obras.

Gaceta Oficial No. 5096 Extraordinaria Julio 1996

Ley Orgánica del Ambiente Gaceta Oficial 31.004, 16 junio 1976 Ley Orgánica del Medio Ambiental de Trabajo Gaceta Oficial No. 3850, 18 julio 1986 Ley Penal del Ambiente Gaceta Oficial No. 4358 Extraordinaria, 3

de enero 1992

18

Ley Forestal de Suelos y Aguas Noviembre 1975 Normas para movimientos de tierra y de conservación ambiental con fines urbanísticos.

Gaceta Oficial No. 33887, 2 feb.1984

Ordenanzas municipales Zonificación. Arquitectura, Urbanismo y Construcciones en General. Uso y mantenimiento de las aceras y áreas verdes de las vías públicas. Inspecciones de Obras de Edificación y Urbanismo por Contrato de Servicio.

Ley del Ejercicio de la Ingeniería, la Arquitectura y Profesiones Afines

Noviembre 1958

Código de Ética Profesional CIV, 1996 Sistema Internacional de Unidades COVENIN 286-1988; ISO 1000-92

TABLA A2. NORMAS COVENIN – Sector Construcción

1. NORMAS GENERALES Normas para Equipamiento Urbano Gaceta Oficial No. 151,14 agosto 1985 Normas y Especificaciones para Construcciones Educativas

Gaceta Oficial No. 32.885, 29 diciembre 1983

Normas Sanitarias para Proyecto, Construcción, Reparación, Reforma y Mantenimiento de Edificaciones.

Gaceta Oficial No. 4044 Extraordinaria 8 sept. 1988

Manual Instructivo para el Uso y Mantenimiento de la Planta Física Escolar.

FEDE, edición Banco Mercantil, 9 Cuadernos,1990

Normas de Proyectos, Construcción, Operación y Mantenimiento de los Servicios de Cloacas

INOS, 1965

Especificaciones de Construcción de Obras de Acueductos y Alcantarillados

INOS, 1976

Normas e Instructivo para el Proyecto de Alcantarillado

INOS, 1975

Manual de Drenaje MOP, 119 págs. sin fecha Fotografías a color.

Especificaciones para Drenajes en Aeropuertos MTC, 1989 Especificaciones para Pavimentos en Aeropuertos MTC, 1987 Especificaciones y normas Empresas del Estado Especificaciones para la Construcción de Puentes IAN, Agosto 1969 Especificaciones Generales para la Construcción de Galpones con Estructuras Metálicas

IAN, Septiembre 1969

2. NORMAS COVENIN DESIGNACIÓN TÍTULO

3:1-200 Edificaciones. Paneles aligerados y reforzados. Requisitos ( Anteproyecto)

3:1-900 Guía para la aplicación de la Norma COVENIN-ISO 9000:1995 en empresas constructoras.

1430:90

Sistemas de calidad en empresas. Clasificación y puntuaciones mínimas.

1774-81 Tubos de polietileno de alta densidad. Requisitos. 1947-83 Tubos de polietileno de alta densidad para la conducción de gas natural.

19

2116-84 Andamios. Requisitos de seguridad. 2244-91 Encofrados. Requisitos de seguridad. 2733-90 Proyecto, construcción y adaptación de edificaciones de uso público

accesibles a personas con impedimentos físicos. 3049-93 Mantenimiento. Definiciones. 3400-98 Impermeabilización de edificaciones.

TABLA A3. NORMAS COVENIN – Sector Higiene y Seguridad industrial DESIGNACIÓN TÍTULO 1. VARIAS 78 ( R) Edificaciones. Pinturas de tráfico y para demarcación de pavimentos.

Requisitos ( 4ta. revisión) 187-92 Colores, símbolos y dimensiones para señales de seguridad. (1era. revisión). 253:1999 Codificación para la identificación de tuberías que conduzcan fluidos (2da.

revisión). 2254:1995 Calor y frío. Límites máximos permisibles de exposición en lugares de

trabajo (1era. revisión). 2632-91 Establecimientos públicos destinados al servicio de recepción, guarda y

custodia de vehículos. Requisitos. 2719-90 Vidrios de seguridad para edificaciones. 2. INCENDIO 644-78 Puertas resistentes al fuego batientes. 810:1998 Características de los medios de escape en edificaciones según el tipo de

ocupación. 819:1998 Características de los medios de escape en edificaciones según el tipo de

ocupación ( 2da. revisión) 823-1.2002 Sistema de detección, alarma y extinción de incendios en edificaciones. Parte

1: Oficinas 823-2.2002 Sistema de detección, alarma y extinción de incendios en edificaciones. Parte

2: Industriales 823-3.2002 Sistema de detección, alarma y extinción de incendios en edificaciones. Parte

3: Educacionales 823-4.2002 Sistema de detección, alarma y extinción de incendios en edificaciones. Parte

4: Comerciales 823-5.2002 Sistema de detección, alarma y extinción de incendios en edificaciones. Parte

5: Almacenes 823-6.2002 Sistema de detección, alarma y extinción de incendios en edificaciones. Parte

6: Procesamiento de datos y/o telecomunicaciones 823-2002 Guía instructiva sobre sistemas de detección, alarma y extinción de

incendios. 1018 –78 Requisitos para la presurización de medios de escape y ascensores en

edificaciones. 1041:1999 Tablero central de detección y alarma de incendio (2da. revisión). 1176 – 80 Detectores. Generalidades 1329-89 Sistemas de protección contra incendio. Símbolos (1era. revisión) 1330:1997 Extinción de incendios en edificaciones. Sistemas fijo de extinción con agua

sin medio de impulsión propio. Requisitos (3era. revisión).

20

1331:2001 Extinción de incendios en edificaciones. Sistemas fijo de extinción con agua

con medio de impulsión propio. (3era. revisión). 1376:1999 Extinción de incendios en edificaciones. Sistema fijo de extinción con agua.

Rociadores ( 1era. revisión) 1377 – 79 Sistema automático de detección de incendios. Componentes. 1472:2000 Lámparas de emergencia (auto-contenidas) . 1era. revisión. 1642:2001 Planos para uso bomberil para el servicio contra incendios (2da. revisión). 1764:1998 Guía para la inspección del sistema de prevención y protección contra

incendio para industria y comercio. 2453-93 Bombas centrífugas para uso en sistemas de extinción de incendios. 2061:2002 Protección contra incendios. Medios de extinción contra incendio. Polvos.

Requisitos. 2605:1989 Extintores manuales portátiles de polvo químico seco. Presurización directa e

indirecta. 3055:1998 (ISO 7201.1:1989)

Protección contra incendio. Agentes extinguidores. Parte 1: especificaciones para halones 1211 y 1301 (1era. revisión)

3056:1998 (ISO 7201.2:1991)

Protección contra incendios. Agentes extinguidores. Parte 2: Código de Práctica para la manipulación y procedimiento de transferencia segura de halón 1211 y 1301. 1era. Revisión

3189:1995 Sistema de extinción de incendios en chimeneas de campanas de cocina y bajantes.

3438:1999 Terminología. Prevención y protección contra incendios. 3506:1999 Gabinetes para la disposición de equipos, enseres, dispositivos y sistemas de

prevención y protección contra incendio. 3507:1999 Guía para la investigación de incendios y explosiones. 3666:2001 Calificación profesional del investigador de incendios y explosiones. 3820:2003 Calificación profesional del inspector de prevención de incendios e inspector

de sala técnica.

TABLA A4. NORMAS COVENIN – Sector Mecánica DESIGNACIÓN TÍTULO

621-4: 1995 Código nacional para ascensores de pasajeros. Parte 4: Equipos y maquinarias. ( 1era. revisión).

621-5: 1994 Código nacional para ascensores de pasajeros. Parte 5: Mantenimiento ( 2da. revisión).

622-89 Norma de seguridad para la instalación y mantenimiento de ascensores (provisional)

623:1997 Código nacional para ascensores de carga ( 1era. revisión) Nota.- El autor considera como tarea pendiente para las próximas generaciones de ingenieros civiles, rescatar para luego actualizarlas, las valiosas publicaciones de organismos ya desparecidos, tales como el MOP, INOS, CADAFE, etc., así como las desaparecidas Sociedades técnicas del Colegio de Ingeniero de Venezuela.

REFERENCIAS ACS, Asociación de Estados del Caribe (2003). Códigos de Construcción. Vientos y

Sismos. Port of Spain, Trinidad and Tobago, ACS-AEC. Versión CD, www.acs-aes.org

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