“Estimación de la probabilidad de falla a volteo y deslizamiento por sismos en

edificios”

Desarrollo de Proyectoque para obtener el título de

Ingeniero Civil

Presenta

René Francisco Bojórquez Hernández

Ciudad Obregón, Sonora; Diciembre de 2014

CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN

1.1 Antecedentes

La República Mexicana se encuentra en una zona, que al estar sobre cinco placas

tectónicas: Pacífico, Cocos, Caribe, Norteamericana y Rivera, tiene una alta

actividad sísmica por el movimiento de dichas placas entre sí (ver Figura 1). Esto

representa un fuerte problema principalmente en las ciudades donde se

encuentran grandes construcciones expuestas a estos fenómenos como es el

caso de la Ciudad de México.

Figura 1. Placas tectónicas en la República Mexicana.

Debido a estos fenómenos, la Ciudad de México ha sufrido grandes daños,

principalmente por los sismos ocurridos el 28 de Julio de 1957 y el 19 de

Septiembre de 1985. Es por ello que se han creado reglamentos y manuales de

construcción que contemplan este tipo de acciones, los principales criterios que se

utilizan para el diseño de construcciones sismo-resistentes en el país son el

Reglamento de Construcción del Distrito Federal (RCDF) que tiene un carácter

legal, de manera que toda construcción en el Distrito Federal debe de cumplir este

reglamento, sin embargo se limita a esta entidad, aunque sirve de base para otros

reglamentos en otros estados del país. Otro documento muy utilizado en el resto

del país es el Manual de Obras Civiles de la Comisión Federal de Electricidad

(MDOC-CFE), el cual no tiene carácter legal, a pesar de ello es muy utilizado para

el diseño de estructuras en todo el país.

Gracias a la aplicación de dichos documentos para el diseño sismo-resistente de

estructuras, se ha logrado que en su mayoría las estructuras actuales sean

resistentes y seguras durante y después de los eventos sísmicos, de manera que

los edificios no sufran daños importantes en la estructura y, de esta manera,

reducir los costos de reparación.

Se sabe que las pérdidas en los contenidos de edificios debidas a las acciones

sísmicas podrían llegar a ser significativas y ser incluso mayores al valor de la

estructura del edificio en casos como: Museos, hospitales, laboratorios y centros

de control. A pesar de ello existe poca información disponible sobre los daños en

contenidos de los edificios después del evento sísmico, debido a que se le presta

toda la atención al daño estructural; además, las tareas de rescate, remoción de

escombros y en ocasiones el saqueo del lugar pueden modificar el estado de los

contenidos antes de que se pueda llevar a cabo un estudio adecuado, incluso en

ocasiones el acceso queda restringido por cuestiones de seguridad (Jaimes y

Reinoso, 2013).

El 28 de julio de 1957 a las 02:44 horas de la Ciudad de México, se presentó un

sismo de 7.7 grados en la escala de Richter; este evento tuvo un saldo de 700

muertos y alrededor de 2500 heridos. A ese evento también se le conoce como “El

terremoto del Ángel” debido a los daños ocasionados a la Victoria Alada, conocida

como Ángel de la Independencia.

La escultura cayó a tierra desde una altura de 90.16 m, durante el sismo de la

madrugada del 28 de julio de1957 y fue reconstruida y reestructurada por un grupo

de técnicos encabezados por el escultor José María Fernández Urbina. Este

trabajo tardó más de un año en concluirse, por lo que la columna permaneció sin

su colosal complemento (ver figura 2), hasta el 16 de septiembre de 1958 en que

fue reinaugurada.

Figura 2. Columna de la Independencia, sin el Ángel.

El Ángel de la Independencia es una escultura hueca de bronce recubierta de oro

y mide 6.7 m con un peso aproximado de siete toneladas, por lo cual al caer desde

lo alto de la columna provocó que se rompiera en varios fragmentos (ver figura 3)

lo cual tuvo como consecuencia una restauración complicada y muy costosa.

Figura 3: Fragmentos de la escultura después de su caída.

Así como este evento, han ocurrido muchos otros en el mundo, en los que

esculturas invaluables con miles de años de antigüedad han sido dañadas por

causa de eventos sísmicos.

El 1 de marzo del 2011, Japón sufrió un sismo de magnitud 9.0 grados en la

escala de Richter, dejando miles de muertos, desaparecidos y heridos. Pero

además de las pérdidas humanas hubo cuantiosos daños materiales en

instalaciones y equipos de telecomunicaciones, lo cual ocasionó un aislamiento de

la región afectada con el resto del mundo, un gran número de trenes, ambulancias

y aeronaves resultaron dañadas. El Centro Espacial JAXA (Japan Aerospace

Exploration Agency o Agencia Aeroespacial y Exploración de Japón) evacuó el

Centro Espacial Tsukuba en Tsukuba, Ibaraki. El centro, que tiene un cuarto de

control que controla la Estación Espacial Internacional, fue cerrado, y se

reportaron algunos daños (Spaceflight Now, 2011).

1.2 Planteamiento del problema

Los reglamentos actuales están hechos para que las estructuras resistan las

acciones sísmicas sin presentar un daño importante y brindando seguridad a los

ocupantes de ellas, sin embargo no existen normas que tomen en cuenta los

contenidos dentro de las estructuras, las cuales podrían resultar dañadas y causar

consecuencias catastróficas, como es el caso del Puesto Central de Control del

Metro (PCC) de la Ciudad de México, el cual controla la red de transporte más

importante de la capital la cual transporta a la población a lo largo y ancho de la

ciudad. De sufrir algún daño en alguno de los equipos del PCC pudiera afectarse

el correcto funcionamiento de este sistema lo cual representaría un grave

problema para la ciudad, entonces, ¿Cómo conocer el comportamiento de los

contenidos del PCC al ser sometidos a los efectos sísmicos?.

1.3 Objetivo

Estimar la probabilidad de daños en los equipos del Puesto Central de Control del

Metro por volteo y deslizamiento mediante la utilización de funciones

probabilísticas para proponer medidas de mitigación de daños a los equipos

durante eventos sísmicos.

1.4 Justificación

La importancia de la estimación de daños en contenidos de los edificios radica en

el valor material que pueden llegar a tener algunos equipos especiales en

hospitales, centrales de control, museos, etc., el cual puede incluso llegar a ser

mayor que el valor de la misma estructura. Las afectaciones que pudieran llegar a

presentarse en una edificación a causa del daño en algunos equipos, o en caso de

caer sobre alguno de los ocupantes del edificio, pudieran ocasionar heridas o

fallecimiento de alguno de ellos. Es por ello que es importante estudiar el

comportamiento de los contenidos expuestos a las acciones sísmicas de manera

que se pueda estimar el nivel de riesgo que existe en cada contenido y proponer

recomendaciones para reducir o evitar por completo la falla de los mismos.

El PCC del Metro, regula la circulación de los trenes y es el cerebro del sistema, el

cual está dotado de instalaciones que centralizan los mandos y controles para el

tráfico de los trenes y energización de las vías, así como las telecomunicaciones

con todas sus instalaciones de respaldo. Es por ello que cualquier daño que

ocurriera en los equipos dentro de las instalaciones podría ser crítico para la

operación y control de las diferentes líneas del sistema de transporte.

1.5 Limitaciones y delimitaciones

1.5.1 Limitaciones

Se cuenta con poca información en los edificios de estudio, ya que por cuestiones

ajenas no se pudo realizar un levantamiento real del edificio y el inventario de

contenidos, por lo cual se creó un inventario hipotético.

1.5.2 Delimitaciones

Este trabajo se obtendrán las aceleraciones en el suelo esperadas para distintos

periodos de retorno y se limitara a la obtención de la probabilidad de falla de los

distintos contenidos únicamente en los edificios de estudio, a partir de registros

proporcionados por el Centro de Instrumentación y Registro Sísmico (CIRES) solo

del área de estudio, para utilizar la metodología en otros edificios será necesaria la

obtención de los datos necesarios para dicho lugar.