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GUÍA PARA LA EVALUACIÓN RÁPIDA DEL DAÑO PROVOCADO POR SISMOS EN
ESTRUCTURAS DE CFE
Oliver Elimelec Nava Tristán
1, Ulises Mena Hernández
1, Luis Eduardo Pérez Rocha
1 y Arturo
Tena Colunga2
RESUMEN
En este artículo se presenta una guía para evaluar de una forma rápida el daño estructural provocado por
sismos o huracanes, en las instalaciones de CFE. La guía esta compuesta por una serie de encuestas para
diferentes tipos de estructuras, en las que se trata de recoger la mayor cantidad de información, en su mayoría
basada en la observación y que junto que los datos del evento, se determinará un valor ponderado, que
determina el nivel de daño, clasificado como: sin daño, daño moderado a daño importante. Se hace uso de dos
técnicas: niveles esperados de daño y matrices de daño.
ABSTRACT
In this paper, a rapid guideline for structural damage assessment of CFE’s facilities due earthquake and
hurricane is presented. The guideline contains several checklists for different structures in order to survey all
information about the structural damage based on observation data. This information and the event data are
used to evaluate a weight damage level (none damage, moderate damage and heavy damage). In order to
evaluate this level, two techniques are used: damage matrix and expected damage level.
INTRODUCCIÓN
Los principales fenómenos naturales que afectan a México son fundamentalmente los sismos, por localizarse
en una de las zonas más activas del mundo, debido al movimiento de subducción de las placas de Cocos y
Rivera bajo la placa de Norteamérica, y los huracanes provenientes de las zonas del Caribe y del Pacífico. En
ambos casos, los periodos de retorno son relativamente bajos y sus máximas magnitudes probables muy altas.
Evidentemente uno de los retos más grandes de la ingeniería sísmica es mitigar los efectos de los fenómenos
naturales sobre cualquier estructura. Sin embargo, aún se está lejos de una solución, por lo complejo que
resulta el problema, tanto del peligro asociado a los fenómenos naturales, como del comportamiento de las
estructuras. Muchos grupos de trabajo concentran sus esfuerzos en estudiar ambos problemas desde un punto de vista teórico y experimental. No obstante, en ambos casos se deben apoyar de datos reales, es decir, datos
obtenidos de levantamientos en sitio, para corroborar sus hipótesis. Es aquí donde la evaluación del daño
provocado por los fenómenos naturales en la infraestructura es muy importante, aunque puede llegar a ser
igualmente compleja.
Por esta razón la elaboración de una guía rápida, no sólo es necesaria para corroborar los estudios
experimentales que se realizan, sino que es fundamental para determinar el estado inmediato de las estructuras
una vez sucedido un evento. En la literatura existen guías para evaluar el daño en estructuras, sin embargo, se
han enfocado a la evaluación de estructuras tipo edificios, existiendo poca o nula información para otro tipo
de estructuras. Con base en esto, se ha considerado oportuno realizar este trabajo, en el cual se incluyan
procedimientos simplificados para evaluar el daño de estructuras existentes en las instalaciones de CFE de
1 Instituto de Investigaciones Eléctricas, Av. Reforma No. 113, Col. Palmira, 62490 Cuernavaca, Morelos.
Teléfono, (777) 362-3811; fax: (777) 362-3833; [email protected] 2 Universidad Autónoma Metropolitana, Campus Azcapotzalco, Departamento de Materiales, Av. San Pablo #
180, 02200 México, DF; [email protected]
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una forma sencilla y completa para poder proporcionar los datos necesarios para la primera toma de
decisiones, que en muchos casos resulta ser la más importante.
Figura 1 Mapa probabilidades de zonas vulnerables por sismos en la República Mexicana
Figura 2 Mapa probabilidades de zonas vulnerables por huracanes en la República Mexicana
1 PROCEDIMIENTO PARA LA EVALUACIÓN DEL DAÑO EN LAS INSTALACIONES DE GENERACIÓN DE CFE
La Comisión Federal de Electricidad genera, transmite, distribuye y comercializa energía eléctrica a cerca del
80% de los habitantes de la República Mexicana, lo que hace que cuente con una gran infraestructura para
cubrir estas necesidades. Aunque el objetivo de esta guía es evaluar de una forma inmediata el daño
provocado por un sismo o huracán en las instalaciones de generación (centrales termoeléctricas,
hidroeléctricas, carboeléctricas, geotermoeléctricas, eoloeléctricas o nucleoeléctrica), esta guía podrá ser
empleada en estructuras de otras instalaciones, ya que esta fundamentada en términos generales del
comportamiento sísmico de las estructuras, en los efectos geotécnicos provocados por los eventos naturales y
los efectos topográficos de los mismos.
El sector energético se considera una línea vital por ser parte fundamental del desarrollo del país. Esto hace
que un efecto adverso a este sector, provocado por un evento natural extraordinario, tenga un impacto directo
en la sociedad. Los eventos naturales extraordinarios que más afectan al sector energético son los sismos y
3
huracanes, aunque de acuerdo a la experiencia obtenida por eventos pasados, los sismos son los que provocan
un mayor nivel de daño.
La evaluación del daño provocado por un fenómeno natural en las estructuras de las instalaciones de CFE, se
agrupan en tres niveles:
a) Nivel I. Evaluación rápida del daño (dentro de las primeras horas o de los primeros días)
b) Nivel II. Evaluación detallada durante la recuperación (de los primeros días a un mes)
c) Nivel III. Análisis detallado (entre un mes y varios años, hasta que la estructura funciona con
normalidad)
Los tres niveles proporcionan información valiosa para la toma de decisiones. Sin embargo, el nivel I
probablemente es el más importante, ya que la inspección rápida debe proporcionar la información necesaria
para la primera toma de decisiones, inmediatamente después de haber ocurrido el fenómeno, que puede ser
que la estructura no presenta ningún daño y puede continuar con su funcionamiento, o que la estructura
presente algún daño y requiera una reparación importante, aunque no pone en riesgo su estabilidad, o que la
estructura sufrió un daño severo y no es posible continuar con su funcionamiento.
Esta guía estará diseñada para evaluar el daño del Nivel I, es decir, permitirá realizar la inspección inmediata.
Para esto, en este capítulo se van a describir varios pasos que deben revisarse cuidadosamente, antes de
empezar a realizar la evaluación del daño. Estos pasos empiezan con la definición del peligro sísmico y
peligro por huracanes, cuáles son las zonas más propensas a sufrir sismos y huracanes, y cómo se puede
decidir si una instalación debe o no ser revisada.
Este documento describe la manera de evaluar el Nivel I, proporcionando los datos suficientes para la primera
toma de decisiones. Esta primera toma de decisiones es probablemente la más crítica e importante, ya que se
decidirá si una estructura debe continuar funcionando sin ninguna alteración, si debe dejar de operar por dar
paso a reparaciones no estructurales, o definitivamente dejar de funcionar porque deben realizarse
reparaciones estructurales, es decir, permitirá decidir si se continúa con los siguientes niveles de revisión. Dada la importancia de la primera toma de decisiones, la inspección es necesario que se realice
cuidadosamente, revisando las estructuras esenciales de cada instalación. Por ejemplo, en el caso de una
instalación termoeléctrica, deberá revisarse la obra de toma, los tanques de almacenamiento del combustible,
los túneles que abastecen del agua para el enfriamiento, los pedestales de los turbogeneradores o las tuberías,
fundamentalmente.
El Nivel II corresponde a una inspección más detallada, con personal calificado y equipo adecuado, para
revisar aquellas estructuras que hayan presentado niveles de daño estructural importante y que han sido
identificadas en la evaluación rápida. El Nivel II de inspección deberá ser solicitado teniendo como base la
información del Nivel I, de tal forma que agilice la inspección detallada.
El Nivel III corresponde a la evaluación de pérdidas económicas provocadas por el evento natural. En este
nivel, el análisis de daños del levantamiento que se realice posteriormente, junto con el análisis de peligro del
sitio, el análisis de impacto ambiental, el análisis de viabilidad de la instalación, deberá proporcionar la
información suficiente para decidir, si la instalación puede seguir en el mismo sitio o si es necesario definir un
nuevo lugar donde deba ser instalada.
1.1 INFORMACIÓN DEL EVENTO NATURAL
De un evento natural debe plasmarse la mayor cantidad de información referente al fenómeno, obtenida de
fuentes oficiales o noticiarios, o de la misma sensación de las personas, para complementar el levantamiento
de daños. Los datos deseables requeridos son diferentes para sismo o huracán.
1.1.1 Datos del sismo
En el caso de sismo se deberá recopilar la siguiente información:
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Figura 3 Formato aplicable a sismo
1.1.2 Datos del huracán
Para el caso de huracanes, se deberá recopilar la siguiente información:
Figura 4 Formato aplicable a huracán
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2 INDICADORES DEL MOVIMIENTO DEL TERRENO (SISMO)
En esta etapa se suministrarán criterios cuantitativos que permitan alertar y tomar decisiones ante
contingencias posteriores a la ocurrencia de un sismo, especialmente para la evaluación de daños y pérdidas
estructurales. Para ello, se prevé una clasificación robusta de estructuras, de acuerdo con su periodo de vibración estructural. En forma preliminar se tendrán:
a) Estructuras pequeñas y/o rígidas, con periodos entre 0.0 y 0.75 s
b) Estructuras intermedias, con periodos entre 0.75 y 1.60 s
c) Estructuras grandes y/o flexibles, con periodos mayores que 1.60 s
Con una descripción completa del movimiento del terreno se puede hacer una evaluación refinada y precisa
del daño estructural. Sin embargo, ello puede conducir a esquemas poco atractivos para la aplicación práctica,
especialmente en el tiempo inmediato a la ocurrencia de un sismo. Alternativamente, dadas magnitud y
distancia al epicentro, y conocido el mecanismo de ruptura (subducción, falla normal o de corteza) se puede
tener un conocimiento razonable del movimiento para poder establecer un estado de alerta.
Las leyes de atenuación suministran valores de aceleración máxima para el terreno y para varios periodos
estructurales. Con esta información pueden establecerse niveles de intensidad que tengan correlación con el
daño estructural, suponiendo una clasificación robusta del conjunto estructural del que se tiene interés. Se ha
contemplado dos posibles caminos:
a) Valores máximos de aceleración, velocidad y desplazamiento del terreno
b) Valores del espectro de respuesta para varios periodos estructurales
El primer inciso es un primer avance orientado a este fin. De las leyes de atenuación para varios periodos
estructurales se puede obtener aceleración, velocidad y desplazamientos máximos del terreno. Una
combinación de estos puede indicar o sugerir un posible estado de alerta. En efecto, las primeras representaciones de la respuesta estructural se hacían en términos de pseudovelocidades en una escala
tetralogarítmica, en cuyos ejes diagonales se tenían aceleraciones del terreno (para periodos cortos) y
desplazamientos del terreno (para periodos largos), mientras que en la región central se tenía cota de las
pseudovelocidades espectrales para varios periodos estructurales (diagrama tripartita). En forma general se ha
reconocido que aceleraciones del terreno afectan a los periodos estructurales cortos, mientras que las
velocidades del terreno afectan a periodos estructurales intermedios y los desplazamientos del terreno afectan
a los periodos estructurales largos.
Para determinar las aceleraciones, velocidades y desplazamientos máximos del terreno se construye el
Espectro de Amplitudes Fourier (EAF) a partir de un espectro de respuesta obtenido con leyes de atenuación.
Para especificar el EAF objetivo se hace uso de la relación que existe entre el espectro de respuesta de
pseudovelocidad para amortiguamiento nulo y el EAF de la aceleración del movimiento de la excitación.
Estadísticamente, se sabe que las respuestas espectrales de pseudovelocidad no amortiguadas son envolventes
del EAF. Con rigor, para cualquier tipo de señales, se demuestra en Newmark y Rosenblueth (1971) que el
EAF es casi siempre menor que el espectro de pseudovelocidad. En combinación con esta similitud, para
deducir espectros de pseudovelocidad, Sv, no amortiguados a partir de espectros de pseudoaceleración, Sa,
amortiguados, se adaptó una correlación semiempírica propuesta en Newmark y Rosenblueth (1971), dada por
1 D
SaSv T
(1)
Donde es la frecuencia natural angular del oscilador, TD es la duración del movimiento, es el
amortiguamiento del espectro de pseudoaceleración (nominalmente del 5%), y = 0.6. Cuando TD varía
aproximadamente entre 8 y 40 se recomienda = 0.4. Para el máximo de los espectros de respuesta obtenidos
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con el programa Peligro Sísmico de México (PSM), se cumple esta condición. Dado un EAF de aceleración,
los EAF de velocidad y desplazamiento se obtienen con las siguientes expresiones:
1( ) ( )vel aceEAF EAF
(2)
2
1( ) ( )des aceEAF EAF
(3)
Donde es la frecuencia natural angular de la excitación.
Para determinar los valores de velocidad y desplazamiento, se hace uso de la teoría de vibraciones aleatorias.
Los valores de duración se especificaron de tal manera que con el EAF de aceleración se obtenga la aceleración máxima del terreno, especificada para periodo estructural cero.
En este informe se reportan en forma tabular (tabla 2), las aceleraciones, velocidades y desplazamientos
máximos del terreno, en función del mecanismo de ruptura (sismo de subducción, profundidad intermedia y
corteza) y de la magnitud y la distancia, hasta ahora para terreno rocoso. Estas leyes de atenuación se ilustran
en la figura 5.
Figura 5 Aceleración, velocidad y desplazamiento máximos del terreno para tres mecanismos de
ruptura (subducción, profundidad intermedia y corteza o superficial). En cada cuadro se consignan 10 curvas para magnitudes de 4.0 (con intensidades menores) a 8.5 (con intensidades mayores), con
incrementos de 0.5.
Para establecer una referencia cuantitativa de la energía sísmica en un sitio, dadas la magnitud y la distancia
se puede recurrir a una combinación de las cantidades proporcionada en la tabla 2 (aceleración, velocidad y
desplazamiento). De hecho un solo valor, por ejemplo de aceleración puede ser insuficiente para caracterizar
la energía sísmica en un sitio. En efecto, para el sitio Ciudad Universitaria (CU), localizada en el terreno firme
de la Ciudad de México, se registró una aceleración de 30 cm/s2 durante el terremoto de Michoacán de 1985
7
(M=8.1). Sin embargo, la aceleración más grande que se ha registrado en ese sitio es de 69 cm/s2 producida
por un sismo local de magnitud 4, localizado a 3.5 km. Para caracterizar el tamaño del temblor deben
involucrarse las velocidades y los desplazamientos. Para el mismo ejemplo, el terremoto de Michoacán
produjo en CU un desplazamiento del orden de 10 cm, mientras que el temblor local produjo un
desplazamiento de 0.1 cm.
De forma preliminar se propone el siguiente indicador de la densidad de energía del movimiento sísmico del
terreno (con unidades de velocidad al cuadrado):
2( , ) 2ESS M R Acel Desp Vel (4)
Si las unidades son cm2/s2, entonces se proponen los siguientes límites, que están sujetos a calibraciones
posteriores.
Tabla 1 Energía Sísmica de Sitio vs. Daño esperado.
ESS Daño
< 50 Nulo
50 <ESS< 500 Ligero
500 <ESS< 5000 Moderado
> 5000 Severo
A continuación se muestran las figuras 6, 7 y 8, en las cuales, se describe la variación del índice de Energía
Sísmica de Sitio (ESS) como función de la magnitud y el logaritmo decimal de la distancia para cada
mecanismo de ruptura, se ilustran las regiones de los diferentes daños enunciados en la tabla 1. Nótese que en
estas tablas se da una estimación del nivel de la solicitud impuesta por el movimiento sísmico, es decir, de la
energía del movimiento del terreno trasmitida a las estructuras. Hasta este momento no se ha tomado en
cuentas el tipo y calidad de las estructuras expuestas a la acción sísmica.
Figura 6 Distribución de la densidad de energía sísmica de
sitio (ESS) para sismos de subducción.
Figura 7 Distribución de la densidad de energía sísmica de sitio (ESS)
para sismos de falla normal.
Figura 8 Distribución de la densidad de energía sísmica de sitio
(ESS) para sismos de corteza.
Los valores de estas gráficas pueden representarse en forma de tablas como la mostrada en la tabla 2.
2.1 USO DE LAS TABLAS
Con estas tablas se intenta obtener los primeros datos después de la ocurrencia de un evento sísmico. Estos primeros datos, obtenidos a partir de un análisis del peligro sísmico actual de México, permitirán decidir si se
debe aplicar esta guía en una instalación para revisar las estructuras o únicamente se debe reportar la
ocurrencia del evento, con la información solicitada en la encuesta de la sección 1.1. Para usar estas tablas,
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sólo se necesita saber la magnitud de sismo, la localización geográfica del mismo y la fuente de origen
(subducción, profundidad intermedia o corteza), así como la localización geográfica de la instalación.
Tabla 2. Valores de aceleración, velocidad y desplazamiento, provocados por un sismo de determinada
magnitud, con origen en una fuente sísmica y a una distancia dada.
Dist Acel Vel Desp Dist Acel Vel Desp Dist Acel Vel Dist
km cm/s2
cm/s cm km cm/s2
cm/s cm km cm/s2
cm/s cm
5.00 212.830 16.434 8.158 0.01 237.100 17.886 7.551 5.00 357.000 23.623 10.701
6.37 212.830 16.539 8.129 0.02 237.100 17.951 7.555 6.20 314.000 20.809 9.519
8.12 212.830 16.668 8.091 0.03 237.100 18.031 7.561 7.69 268.000 17.937 8.311
10.35 212.830 16.833 8.049 0.06 237.000 18.141 7.574 9.54 223.000 15.174 7.106
13.18 212.830 17.044 8.006 0.10 237.000 18.283 7.591 11.84 182.000 12.681 6.015
16.80 191.710 15.597 7.175 0.17 237.000 18.465 7.621 14.69 146.000 10.448 4.993
21.41 145.580 12.082 5.430 0.30 236.900 18.693 7.666 18.22 115.000 8.528 4.112
27.28 109.550 9.324 4.085 0.54 236.500 18.969 7.725 22.60 90.500 6.942 3.353
34.76 81.502 7.156 3.052 0.95 235.400 19.276 7.810 28.03 70.600 5.624 2.724
44.29 59.752 5.454 2.265 1.68 232.000 19.501 7.877 34.77 54.800 4.534 2.194
56.44 42.996 4.116 1.668 2.97 222.200 19.297 7.804 43.14 42.400 3.650 1.755
71.92 30.212 3.066 1.228 5.25 197.700 17.875 7.276 53.51 32.800 2.934 1.399
91.65 20.595 2.244 0.935 9.28 152.500 14.473 5.963 66.38 25.300 2.353 1.108
116.79 13.507 1.601 0.697 16.41 98.490 9.899 4.144 82.34 19.500 1.882 0.873
148.82 8.434 1.104 0.503 29.00 54.720 5.882 2.548 102.14 15.000 1.503 0.684
189.63 4.946 0.724 0.347 51.25 26.800 3.113 1.428 126.70 11.600 1.204 0.537
241.65 2.677 0.444 0.223 90.58 11.270 1.431 0.701 157.17 8.920 0.959 0.429
307.92 1.309 0.248 0.131 160.08 3.716 0.523 0.275 194.96 6.870 0.764 0.351
392.38 0.562 0.121 0.067 282.91 0.805 0.128 0.072 241.84 5.290 0.608 0.287
500.00 0.205 0.050 0.029 500.00 0.083 0.015 0.009 300.00 4.080 0.485 0.233
5.00 305.130 30.697 22.018 0.01 242.100 23.546 12.370 5.00 513.000 38.707 17.403
6.37 305.130 30.908 22.073 0.02 242.100 23.648 12.422 6.20 455.000 34.510 15.674
8.12 305.130 31.172 22.142 0.03 242.100 23.775 12.491 7.69 393.000 30.235 13.886
10.35 305.130 31.514 22.239 0.06 242.100 23.941 12.583 9.54 331.000 25.970 12.050
13.18 305.130 31.954 22.375 0.10 242.100 24.160 12.708 11.84 274.000 22.056 10.354
16.80 270.790 28.872 20.041 0.17 242.100 24.431 12.864 14.69 223.000 18.535 8.786
21.41 205.630 22.421 15.407 0.30 242.100 24.780 13.074 18.22 179.000 15.415 7.373
27.28 154.750 17.356 11.795 0.54 242.000 25.224 13.350 22.60 143.000 12.767 6.133
34.76 115.130 13.376 8.985 0.95 241.600 25.761 13.695 28.03 114.000 10.582 5.101
44.29 84.402 10.248 6.804 1.68 240.400 26.390 14.123 34.77 89.700 8.687 4.185
56.44 60.734 7.789 5.117 2.97 236.900 26.955 14.566 43.14 70.700 7.141 3.441
71.92 42.675 5.849 3.808 5.25 226.600 26.940 14.741 53.51 55.600 5.844 2.794
91.65 29.091 4.321 2.795 9.28 200.900 25.201 13.999 66.38 43.700 4.784 2.270
116.79 19.080 3.120 2.097 16.41 153.200 20.501 11.596 82.34 34.300 3.900 1.826
148.82 11.913 2.180 1.539 29.00 95.840 13.833 8.147 102.14 27.000 3.190 1.530
189.63 6.986 1.453 1.080 51.25 49.710 7.838 4.844 126.70 21.100 2.585 1.274
241.65 3.782 0.906 0.709 90.58 21.390 3.729 2.434 157.17 16.600 2.107 1.062
307.92 1.849 0.514 0.423 160.08 7.116 1.390 0.963 194.96 13.000 1.711 0.881
392.38 0.794 0.256 0.222 282.91 1.547 0.343 0.253 241.84 10.200 1.386 0.727
500.00 0.289 0.107 0.097 500.00 0.160 0.041 0.032 300.00 8.010 1.124 0.599
6.0
6.5
Magnitud
SUBDUCCIÓN PROFUNDIDAD INTERMEDIA CORTEZA
Las coordenadas geográficas del epicentro del sismo, las proporcionan las instituciones sismológicas encargadas de su monitoreo como son el Servicio Sismológico Nacional de México (SSN) o el Servicio
Sismológico de Estados Unidos (USGS), en ambos casos, la información se proporciona casi en tiempo real o
en los primeros minutos posteriores al evento. La información que proporcionan ambas instituciones son la
magnitud, localización (Longitud, Latitud), hora de ocurrencia, tiempo de duración, etc.
Por otra parte, conociendo la localización geográfica del epicentro del sismo, se puede recurrir a la figura 9,
en donde se encuentra la definición de las tres fuentes principales generadoras de sismos en el país
consideradas para esta guía. Por ejemplo, si ocurrió un sismo de Magnitud 7.0 en escala de Richter, localizado
cerca de Acapulco (fuente subducción de acuerdo a la figura 9), en la ciudad de Chilpancingo (aprox. 150
km), se espera tener valores de aceleración, velocidad y desplazamiento, del orden de 16.827 cm/s2, 3.449
cm/s y 2.827 cm, respectivamente, como se muestra en la tabla 3. Estos valores en principio no son perjudiciales para las estructuras que son diseñadas con la ayuda de códigos o reglamentos adecuados, pero sí
lo pueden ser para estructuras de autoconstrucción.
9
Tabla 3. Determinación de los valores esperados de aceleración, velocidad y desplazamiento.
-90°
-90°
-95°
-95°
-100°
-100°
-105°
-105°
-110°
-110°
-115°
-115°
30° 30°
25° 25°
20° 20°
15° 15°
FUENTES SÍSMICAS DEFINIDAS PARA ESTA GUÍA
FUENTE
CORTEZA
PROFUNDIDAD INTERMEDIA
SUBDUCCIÓN
ASISMICA
Figura 9 Zonas generadoras de sismos superficiales.
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10
2.2 CÁLCULO DE LA DISTANCIA A PARTIR DE COORDENADAS GEOGRÁFICAS
En general la localización de un sismo se da por las coordenadas geográficas, es decir, longitud y latitud.
Éstas generalmente se dan en notación geográfica decimal (Long 101.5° W, Lat 18.2° N), sin embargo, las
coordenadas pueden darse en notación geográfica sexagesimal (Long 101° 30’ 30” W, Lat 18° 30’ 30” N) con
lo cual se deberá cambiar a la notación geográfica decimal, para poder operar con dichas coordenadas. Para
esto se utilizará la ecuación (ec. 5).
Figura 10 Cálculo de distancia a partir de las coordenadas geográficas.
360060
SSMMGGGD (5)
Donde
GD son grados decimales
MM son los minutos
SS son los segundos
Una vez convertidas las coordenadas se debe aplicar la regla para calcular una distancia entre dos puntos.
Punto A
(Long 1, Lat 1)
x
y
O
(Long 2, Lat 2)
Punto B
Figura 11 Sistema de coordenadas geográfico.
11
2 2
Distancia 2 1 2 1Long Long Lat Lat (6)
Dist = 111 * Distancia (7)
Con ésto se obtiene la distancia Dist, que se necesita para hacer uso de la tabla 2 y que proporcionará los
niveles de aceleración, velocidad y desplazamiento, que pueden presentarse en las diferentes instalaciones.
3 APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA DE EVALUACIÓN
En la guía se presentan una serie de encuestas, checklist (IIE, 2008), en las cuales se recaban la mayor
cantidad de información relacionada con los efectos del evento en las diferentes estructuras contenida en las
instalaciones de CFE plantas de generación, presas de concreto y presas de tierra y enrocamiento. Estas
encuestas se elaboraron, basándose en la revisión de daños de estructuras de eventos pasados, y
concentrándose principalmente en los daños a las líneas vitales. A partir de estas revisiones se definieron los
parámetros que deberán revisarse después de la ocurrencia de eventos importantes.
La información recabada servirá para determinar el nivel de daño en la instalación provocada por el evento
natural. Para evaluar el daño se aplicará la metodología desarrollada para esta guía, a través de una matriz de datos. En dicha matriz se vaciarán todas las respuestas de las formas de evaluación (checklist) que tendrán
valores ponderados (indicados con fondo amarillo). La finalidad de la determinación del índice de la matriz
no es la de decidir si se hace una visita de inspección detallada al sitio (Nivel II) sino la de poder contar con
elementos de juicio que permitan hacer un plan de contingencia de acuerdo a la importancia de los daños que
se presentan por medio de una asignación cuantitativa y cualitativa del daño. Esto es de suma importancia, ya
que se podría dar el caso en el que sea necesario hacer una inspección en sitio y no contar con el personal
suficiente para poderlas hacer simultáneamente. Solamente se tiene certeza de no realizar una inspección
Nivel II cuando el índice sea cero.
3.1 EVALUACIÓN DEL DAÑO (MATRICES DE DAÑO)
La matriz de evaluación valora las condiciones del sitio contra los daños visibles de las estructuras dentro de
la planta y las deformaciones del subsuelo. Solamente bastará introducir las respuestas “SI” o “NO”; así
como, el número de estructuras dañadas cuando lo requiera los reactivos de las formas de evaluación
(checklist). Por ejemplo, si se considera que el sitio está localizado en un valle cercano a un río y existen 5
estructuras desplomadas (caso 1), entonces se multiplican los factores de peso correspondientes al elemento
del tercer renglón y la primera columna por el número de estructuras, resultando un valor de 10. Si se evalúa
del mismo modo para el otro elemento (renglón 6, columna 1) da un índice de 15, que sumados se obtiene un
índice final de 25.
Tabla 4 Matriz de evaluación de daños (MED)
1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
2 1 1 1.5 2 1 1 1 1 1 1 1.5 1 1 1.5 2 1.5 2 1.5
SI NO NO NO NO NO NO NO NO NO NO NO NO NO NO NO NO NO NO
1 NO 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1.5
2 NO 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2
3 SI 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 1
4 NO 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
5 NO 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2
6 SI 15 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 15 1.5
25
Da
tos
de
l s
itio
ÍNDICE
Estructuras dentro de las PG
PONDERACIÓN
XVII Congreso Nacional de Ingeniería Sísmica Puebla, Puebla, 2009
12
Si se considera otro caso en el que la planta se encuentra en una planicie en la cual se presenta un
abultamiento alrededor de una estructura, agrietamientos con longitud mayor a 2 m y ancho mayor a 1 cm,
además de ondulamientos y jorobas en el suelo (caso 2), el índice da un resultado total de 6, como se muestra
en la tabla 5.
Tabla 5 Matriz de evaluación de daños (MED)
1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
2 1 1 1.5 2 1 1 1 1 1 1 1.5 1 1 1.5 2 1.5 2 1.5
NO NO SI NO NO NO SI SI SI NO NO NO SI SI NO NO NO NO NO
1 NO 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1.5
2 NO 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2
3 NO 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
4 SI 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 6 1
5 NO 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2
6 NO 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1.5
6
Da
tos
de
l s
itio
ÍNDICE
Estructuras dentro de las PG
PONDERACIÓN
Comparando ambas tablas, se tienen elementos para decidir que por los resultados de la evaluación, el caso 1
requiere una inspección Nivel II antes que el segundo caso.
4 EDIFICIOS
El caso de estructuras de edificios, aunque es el más estudiado, puede ser el más complejo, debido a la gran
cantidad de estructuraciones utilizadas tanto en los elementos horizontales como en los verticales, así como en
el uso de los materiales de construcción, por esta razón, lo primero que se deberá hacer es identificar las
características de estructuración principal.
Para la evaluación rápida de edificios deberá contarse con los siguientes reactivos generales que pueden ser
capturados por gente no experta que debe ser previamente entrenada (por ejemplo, estudiantes de licenciaturas
en ingeniería civil o arquitectura, trabajadores y/o técnicos de la construcción, etc.), los cuales serán muy
importantes para que un equipo de expertos pueda evaluar de manera rápida y generar la vulnerabilidad de las
ciudades y poblaciones bajo estudio. Las encuestas para edificios se encuentran en IIE (2008), apoyándose de imágenes para facilitar el levantamiento.
La forma de evaluación rápida para edificios deberá contar también con los siguientes reactivos generales
para definir el estado de seguridad de la edificación (por ejemplo, SMIS 1998). Si se contesta con un “si” a
cualquiera de las preguntas 1 a 8 siguientes, se debe clasificar a la estructura como insegura. Si se contesta
con un “si” a las preguntas 9 o 10 siguientes, se deben clasificar esas zonas como área insegura y colocar
barreras o listones de seguridad alrededor de la zona de peligro, de manera que no se permita su acceso. Si en
esta evaluación existen dudas por parte del personal encargado de contestar estos reactivos, se deberá indicar
seguridad en duda, de manera que posteriormente un equipo de expertos pueda regresar al inmueble de
referencia y realizar una evaluación más detallada y decidir sobre la seguridad del inmueble (evaluación Nivel
II). Finalmente, si no se contesta afirmativamente cualquiera de las preguntas 1 a 10 siguientes, se debe clasificar a la estructura como habitable o segura.
5 CONCLUSIONES
Para este trabajo se revisó con gran detalle una serie de procedimientos para la evaluación del daño existentes
en el mundo y sobre todo se revisó los efectos que los sismos o huracanes han provocado en las líneas vitales.
A partir de esta información se ha podido plantear una serie de encuestas con los datos necesarios para poder
evaluar un nivel de daño, que permita la primera toma de decisiones. Esto permitirá concentrar los esfuerzos
para evaluar de una forma más precisa el daño de las estructuras que así lo requieran. En la guía se encuentran
las encuestas junto con ilustraciones que ayudarán al personal encargado del levantamiento para recopilar la información. Se pretende seguir trabajando en esta guía para mejorar cada una de las encuesta y sobre todo
para mejorar la metodología de evaluación, ya que es fundamental en la toma de decisiones.
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REFERENCIAS
IIE (2008), “Guía para la estimación rápida del daño estructural causado por sismo o huracán en la
infraestructura de CFE”, Instituto de Investigaciones Eléctricas, Informe técnico final, México, 112 pp.
Newmark N.M. y Rosenblueth E. (1971), “Fundamentals of Earthquake Engineering”, Prentice-Hall, New
Jersey, EUA, 640 pp.
SMIS. (1998). “Manual de evaluación postsísmica de la seguridad estructural de edificaciones”, Secretaría
de Obras y Servicios Gobierno del Distrito Federal, Sociedad Mexicana de Ingeniería Sísmica, México.
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