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CIUDAD DE MÉXICO, AGOSTO DE 2020

EVALUACIÓN DE INMUEBLES

Tipos y niveles de daños generados por sismos en edificaciones

M.I. Felipe Bennetts Toledo

Colapso Hospital Juárez, se perdieron 536 camas y la vida de 561 personas, durante el terremoto de México de 1985

¿Aprendimos la lección?

Pérdidas económicas debido a los sismos de 1999

Vivienda

Escuelas

Hospitales

Monumentos

históricos

Caminos

Energía

Tehuacán, Mw = 7

Total = 150 M USD

Oaxaca, Mw = 7.5

Total = 150 M USD

Se puede pensar que el daño en edificaciones de hospitales es “pequeño” o “bajo”,

pero el daño en hospitales NO DEBE EXISTIR, ya que cualquier nivel de daño genera

el desalojo e imposibilita el uso de las instalaciones.

Hospital de Traumatología y Ortopedia en Puebla. Sismo de 1999. Daños en elementos no estructurales y contenidos

Referencia de fotos: CENAPRED

• COMPORTAMIENTO DE EDIFICACIONES VITALES

Aprendizaje y áreas de oportunidad

• EVALUACIÓN DE LA VULNERABILIDAD ESTRUCTURAL DE EDIFICACIONES

EXISTENTES ANTE UN SISMO POSTULADO Y SEGURIDAD ESTRUCTURAL POST-

SISMO

Utilidad para asegurar la preservación de la vida

¿Quiénes deben ser los responsables de realizarlas?

¿Hasta donde la atribución y responsabilidad de la autoridad en

relación con un resultado desfavorable?

TEMAS GENERALES

COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL INADECUADO

Acortamiento de columnas

Edificio de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Tohoku

Sismo de Miyagi-oki, 1968

Fotos: cortesía de Prof. Kikuchi K.

Sismo del DF, 1985

Concentración de masas en pisos superiores

CORTANTE Y CAPACIDAD A DEFORMACIÓN

Falla de conexiones viga-columna

Cortante en trabes

Adherencia en columnas

Cortante en columnas

Cortante en columnas

Sismo de Michoacán, 1985

Efecto del sismo en las edificaciones

Estructura de mampostería en unidad habitacional, Puebla 1999

Edificación patrocinada por institución Pública Federal

Inadecuadamente supervisada

-Proceso de deslinde de responsabilidades incierto

-Posibilidad de demanda a la federación

Estructuración inadecuada

Estructuración inadecuada

Probable problema de supervisión

Probable problema de supervisión

¿Piso suave?

¿Piso suave?

Probable problema de supervisión, choque entre

edificios contiguos

AA

BB

CC

CC

DD

BB

CCBB

DD

AA

CC

AA

BB

CC

CC

DD

BB

CCBB

DD

AA

CCReglamento de Baja California, 1992 Manual de diseño por sismo CFE, 1993

El caso de Mexicali, movimiento del terreno y peligro sísmico

El caso de Mexicali, movimiento del terreno y peligro sísmico

Franja de aceleraciones máximas probables (USGS)

Suelo Tipo I

ESTADO ACTUAL (UN EJEMPLO)

La figura presenta aspectos gráficos, claros y sencillos de la Norma Técnica Complementaria para Diseño de Edificaciones de Mampostería en el Distrito Federal (2004)

se

pa

ració

n

de

da

las

castillos en intersección

de muros (5.1.1.a)

castillos en

extremos de muros

e intersecciones

PLANTA

dala en todo

extremo de muro

y a una distancia

no mayor de 3 m

(5.1.1.b)

separación

de castillos

4 m

1.5H

H

t 30 (5.1.4)

(5.1.1.b)

refuerzo en el

perímetro de

aberturas(5.1.3)

H

t 100 mm (5.1.4)

3 m

dala en pretiles

500 mm

(5.1.1.b)

losa

castillos en

pretiles(5.1.1.a)

se

pa

ració

n

de

da

las

castillos en intersección

de muros (5.1.1.a)

castillos en

extremos de muros

e intersecciones

PLANTA

dala en todo

extremo de muro

y a una distancia

no mayor de 3 m

(5.1.1.b)

separación

de castillos

4 m

1.5H

H

t 30 (5.1.4)

(5.1.1.b)

refuerzo en el

perímetro de

aberturas(5.1.3)

H

t 100 mm (5.1.4)

3 m

dala en pretiles

500 mm

(5.1.1.b)

losa

castillos en

pretiles(5.1.1.a)

El caso de Mexicali, comportamiento de edificación formal

¿Existe una normatividad?

Articulación plástica por flexión y cortante en trabe

Mecanismo de articulación plástica en trabe

(por flexión)

Sismo Turquía, 1999

Volteo por falla de cimentación

El caso de Chile, comportamiento de edificación informal

CARACTERÍSTICAS Y DAÑO

¿QUÉ PASÓ EL 19/09/2017?

Espectros de respuesta por canales Norte (N) y Este (E), del sismo del 19 de septiembre,

registrados en las estaciones del CENAPRED ubicadas en la CDMX y su comparación con

el reglamento RCDF-2004 Zonas I y II, cuerpo principal y las NTC- Apéndice A (Ts = 1.0 s)

Estación IMP (Zona II) Estación COYOACÁN (Zona II)

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

Sa/g

Periodo (seg)

17/09/19 CYK2-E

17/09/19 CYK2-N

RCDF 2004 Zona I

RCDF 2004 Zona II

NTC-RCDF 2004 APÉNDICE "A"

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

Sa

/g

Periodo (seg)

17/09/19 IMP-E

17/09/19 IMP-N

RCDF 2004 Zona I

RCDF 2004 Zona II

NTC-RCDF 2004 APÉNDICE "A"

Cabe destacar que los electros de diseño están conformados con información de diferentes

fuentes. En este caso solo se compara respecto al evento del 19 de septiembre.

CARACTERÍSTICAS Y DAÑO

Ciudad de México, Septiembre 2017

¿El daño severo y colapso, se debió a insuficiencia de las normas?

Algunos datos estadísticos comparativose ilustrativos

Configuración

estructural

Casos (% de los edificios con daño severo y colapso)

Sismo 19/09/1985 Sismo 19/09/2017

Edificio en esquina 42 % 38 %

Irregularidades en planta o

elevación15 % 19 %

Planta baja flexible 8 % 50 %

Golpeteo o choque 15 % 3 %

Fuentes: Sismo 1985, Roberto Meli Piralla

Sismo 2017, Sergio Alcocer

EVALUACIÓN DE LA SEGURIDAD ESTRUCTURAL

Daño en columnas de concreto reforzado

AdherenciaCortante

Porcompresión

Agrietamientos:Forma, distribuciónCantidadAncho de grieta

Flexión

Tipos de daño

EVALUACIÓN DE LA SEGURIDAD ESTRUCTURAL

Daño en vigas de concreto reforzado

AdherenciaCortante

Agrietamientos:Forma, distribuciónCantidadAncho de grieta

Flexión

Tipos de daño

EVALUACIÓN DE LA SEGURIDAD ESTRUCTURAL

Niveles de daño

Clasificación de daño

I II III IV V

Carga lateral

Carga vertical

Se mantiene

Se mantiene

Pérdida

Pérdida

DeterioradoC

apac

idad

d

e ca

rga

Deflexión

Pandeo de las barras de refuerzo y desprendimiento

del concreto de recubrimiento

Inicia la falla del concreto en compresiónFluencia de las

barras en tensión

Agrietamiento

PLANTA

Elementos de comportamiento dúctil (a flexión):• Vigas y columnas bien diseñadas

EVALUACIÓN DE LA SEGURIDAD ESTRUCTURAL

Elementos de comportamiento dúctil (a flexión):• Vigas y columnas bien diseñadas

Clasificación Daño observable en elementos estructurales

I Algunas grietas < 0.5 mm

II Grietas de 0.5 a 1 mm

IIIAgrietamiento severo, 1 a 5 mmAlgún desprendimiento de concreto

IVMucho agrietamiento severo, grietas > 5 mmBarras expuestas (desprendimiento de concreto)

VPandeo del refuerzo, aplastamiento del concretoDeformación vertical en columnas / murosAcero expuesto por flexión. Fractura de barras

Niveles de daño

EVALUACIÓN DE LA SEGURIDAD ESTRUCTURAL

Niveles de daño

I II III IV V

Se mantiene

Se mantiene

Pérdida

Pérdida

Deteriorado

Agrietamiento

Falla del concreto del recubrimiento. Expansión de

grietas de cortante

Pandeo y/o falla de las barras de

refuerzo

Clasificación de daño

Carga lateral

Carga vertical

Cap

acid

ad

de

carg

a

DeflexiónPLANTA

Elementos de comportamiento frágil (por cortante):• Muros, vigas peraltadas, columnas mal diseñadas

EVALUACIÓN DE LA SEGURIDAD ESTRUCTURAL

Elementos de comportamiento frágil (por cortante):• Muros, vigas peraltadas, columnas mal diseñadas

Clasificación Daño observable en elementos estructurales

I Algunas grietas < 0.2 mm

II Grietas de 0.2 a 1 mm

IIIAgrietamiento severo, 1 a 2 mmAlgún desprendimiento de concreto

IVMucho agrietamiento severo, grietas > 2 mmBarras expuestas (desprendimiento de concreto)

VPandeo del refuerzo, aplastamiento del concretoDeformación vertical en columnas / murosAcero expuesto por cortante y flexión. Fractura barras

Niveles de daño

EVALUACIÓN DE LA SEGURIDAD ESTRUCTURAL

Movimiento suelo - edificio

EVALUACIÓN DE LA SEGURIDAD ESTRUCTURAL

Movimiento suelo - edificio

Daño local nivel V

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0 1 2 3 4 5

Periodo de la estructura

Ord

en

ad

a e

sp

ectr

al

de d

iseñ

o

N-1942

N-1966(min)

N-1966(max)

N-1976

N-1985E-1987

2

T=1

C=0.23C=0.36

3

Caso 1

D = 0.06RME = 0.10RME > D Sin daño, daño ligerosin colapso

Caso 2

D = 0.36RME = 0.24RME < D Daño severo

con posiblecolapso

Caso 3

D = 0.23RME = 0.24RME > D Daño ligero a medio sin colapso

Sitio de estudio

T0.2

T0.8

Edificios construidos en 1978

Características del sistema expuesto

Escenario - peligroResistencia - diseño

Conclusión

T=0

C=0.06

C=0.14

1

1 2 3

3

1

2

Procedimiento simplificado de evaluación de vulnerabilidad de edificios existentes

Las evaluaciones de PC ¿son suficientes?

¿LO PUEDE HACER CUALQUIER

CIUDADANO?

¿QUIEN LO DEBE HACER?

¿La evaluación inmediata es necesaria?, ¿resulta suficiente?

Caso real (post-sismo)

Aproximadamente una hora después del movimiento

¿Cómo reducir o mitigar integralmente el riesgo?

- Identificar zonas de riesgo

- Análisis detallado de edificaciones vulnerables

- Esquemas de refuerzo

- Reglamentos de construcción

- La autoridad debe tener conciencia de la necesidad de

contar con cuadros técnicos (ingenieros) bien

remunerados que permitan garantizar la aplicación de

las medidas adoptadas en los puntos anteriores

Estructura tridimensional, original

Estructura tridimensional, reforzada

Envolvente de la respuesta para los modelos original

y reforzado

Comentarios finales

Atención de la emergencia:

• Protocolización y sistematización de los procesos de evaluación post-

evento

• Necesidad de contar con cuadros de profesionales calificados en

procedimientos de evaluación de vulnerabilidad y seguridad estructural

Actividades de prevención:

• Necesidad de contar con profesionales calificados en relación con el

Reglamento de Construcción y sus Normas Técnicas Complementarias,

dentro de las instancias públicas (servidores públicos o entes

coadyuvantes)

• Herramientas para que la autoridad obligue a revisión y refuerzo de

edificaciones potencialmente vulnerables, aunque no hayan mostrado

daño evidente

Existencia y uso adecuado del reglamento =

= Reducción de la vulnerabilidad

(mitigación del riesgo) =

= Migración a una sociedad resiliente

Riesgos EstructuralesM. I. Felipe Bennetts Toledofbennettst@cenapred.unam.mx

www.cenapred.unam.mx

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