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Proyecto de Ingeniería:

Presentación: Dr. Ing Javier E Arrieta Freyre

[email protected]

La Molina 2014

EVALUACIÓN DE RIESGO SÍSMICO EN

EL CENTRO HISTÓRICO DE AYACUCHO

DOCUMENTO CON FINES DE FORMACIÓN ACADEMICA

FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

VISIÓN 2014

Fuente: Titulación UNSCH, Bach C Hinostroza H

Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho

INTRODUCCIÓN

RIESGO

SÍSMICOF(Peligro x Vulnerabilidad)


PELIGRO•Ocurrencia de Fenómeno Físico

•A mayor intensidad, mayor peligro

•Condiciones locales Deslizamientos

Inundaciones

{


PELIGRO


GESTIÓN DEL RIESGO

Es el grado de resistencia o respuesta de un elemento o

grupo de elementos ante un evento sísmico.

VULNERABILIDAD Sísmica

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Forma de Medición: Generalmente se expresa en una escala que va desde

0 (sin daño) a 1 (daño total). Otras escalas: ATC-21 (menor a 2

vulnerable y máximo puntaje 6)

RIESGO SÍSMICO

Son las pérdidas esperadas debido a la ocurrencia de un

evento sísmico.

(Elementos bajo riesgo: la población, las obras civiles, las actividades

económicas, etc.)

Forma de Medición: Por el número de pérdidas humanas, heridos,

daños a las propiedades y efectos sobre la actividad económica.

Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho -

Tipos de Vulnerabilidad


Vulnerabilidad Física

Vulenerabilidad estructural: se refiere a la debilidad o falta de

resistencia que presenta la estructura ante los posibles daños de los

elementos estructurales (columnas, muros, vigas y losas).

Vulenerabilidad No-estructural: determina la susceptibilidad a los

daños que se pueden presentar en los elementos no estructuales

(alféizares, vidrios, parapetos, pisos. instalaciones, …)

Vulnerabilidad Funcional

Este concepto está referido a la distribución de los espacios

arquitectónicos en la edificación (ancho de escaleras, pasadizos,

señalización, etc.)

La vulnerabilidad funcional puede ser acrecentada intempestivamente

por la vulnerabilidad estructural y la no-estructural.

Vulnerabilidad SocialRelacionado con el grado de respuesta de las personas al afrontar un evento desastroso.

Factores que Afectan la Vulnerabilidad Sísmica Estructural


Irregularidad Vertical

Irregularidad en Planta

Piso Blando

Torsión en Planta

Columnas Cortas

Suelo de Cimentación


Comparación de la Demanda vs. Resistencia Sísmica

Métodos de Evaluación de la Vulnerabilidad Sísmica

Procedimiento:

1.- Inspección al sitio del levantamiento y establecer sistema estructural

2.- Elaboración de planos de distribución de las edificaciones.

3.- Elaboración del un modelo matemático según los planos y los coeficientes (Z, S, U y R) que

establece la Norma Sísmica E.03-2003. El modelo es analizado mediante un análisis

tridimensional dinámico

4.- Determinación de capacidades últimas (resistencia de la estructura ) con las dimensiones

originales de los elementos estructurales y sus refuerzos de acero

5.- Comparar: “demanda” con “las capacidades últimas”, se calculan los índices de sobre-

esfuerzo en los elementos estructurales (muros y columnas) , se calculan desplazamientos y

distorsiones

6.- Una vez conocidos las zonas vulnerables se procederá a estudiar, analizar y diseñar el

reforzamiento final de la estructura. Se elaborarán los planos de construcción con detalles

estructurales. DISTORSIONES DE ENTREPISO

0

1

2

0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.012

Distorsiones de Entrepiso

Niv

el

Máxima distorsión de entrepiso. Dirección de sismo: X-X

Máxima distorsión de entrepiso. Dirección de sismo: Y-Y

(1/3200) Grietas no visibles

(1/1600) Primeras grietas en talones de muro

(1/800) Inicio de agrietamiento en diagonales

(1/400) Agrietamiento inicial en columnas de confinamiento y

apertura de la grieta diagonal

(1/200) Grietas horizontales a lo largo de columnas de

confinmiento generalización de grietas en diagonal y apertura

considerable Distorsión máxima permisible en Albañilería(7/1000) Distorsión máxima permisible en elementos de CºAº

(1/100) Grietas de lado a lado, muros pierden veriticalidad, peligro

de desplome. Puertas, ventanas y ascensores no se abren,

particiones colapsan



´MÉTODOS SIMPLIFICADOS PARA EVALUACIONES MASIVAS

• EVALUACIONES CON FINES DE PREVENCIÓN

• AYUDA POST DESASTRES

• MONTOS DE RECONSTRUCCIÓN



CASO

APLICATIVOEvaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de Ayacucho


VULNERABILIDAD DE LAS EDIFICACIONESFACTORES A CONSIDERAR

• Geométricos: Irregularidades, Cantidad de Muros

en ambas direcciones

• Constructivos: Calidad de Morteros, Tipos de

unidades de albañilería

• Materiales: tierra, piedra, ladrillo, bloque,

concreto, madera

• Antigüedad: normatividad, conservación

• Suelos

• Entorno

IRREGULARIDADES (tanto en planta como en elevación) =

MAYOR VULNERABILIDAD

EDIFICACIONES COLONIALES

• Muros Portantes, arcos y pilares

• Elementos no toman esfuerzos de tracción, baja ductilidad

• Plantas en L, U, H

• Techo: sistema par y nudillo con teja


METODOS DE EVALUACIÓN

METODOS CUALITATIVOS

Evalúan de forma rápida y sencilla de las

condiciones de seguridad de la edificación.

METODOS CUANTITATIVOS

Determinación de los niveles de resistencia,

flexibilidad y ductilidad de la estructura.

Análisis similar al diseño de edificios

nuevos recomendado por las normas

modernas


INFORMACIÓN BASICA: APLICACION

MUNICIPALIDAD HUAMANGA

• Monumento Histórico D.S. Nº 2900-72-ED.

• Reedificada el año 1725.

• Intervención estructural importante año 1924.

• Materiales: Primer piso con piedra y mortero

de cal, Segundo Piso muros de Adobe

• Cobertura: estructura par y nudillo a dos

aguas y tejas artesanales.

• Estado: Falta de Mantenimiento.


INFORMACIÓN BASICA

LOCAL LA HIGUERA – UNSCH

• Monumento Histórico D.S. Nº 2900-72-ED.

• Construida el año 1674

• Materiales: Primer piso con piedra y mortero

de cal, Segundo Piso muros de Adobe

• Cobertura: estructura par y nudillo a dos

aguas y tejas artesanales.

• Estado: Mantenimiento permanente


INFORMACIÓN BASICA

LOCAL GARCILASO – UNSCH

• Construida aprox. el año 1968

• Sistema dual: pórticos CºAº y muros

confinados de albañilería

• Consta de 07 módulos de 2 y 3 pisos

• Estado: Mantenimiento permanente


METODOLOGÍA UTILIZADA

METODO DEL INDICE DE VULNERABILIDAD

• Método cualitativo para un análisis relativamente rápido

• Utiliza 11 parámetros para la evaluación de vulnerabilidad

• Permite realizar adaptaciones de acuerdo a la región.

• Utiliza funciones de vulnerabilidad que lo relaciona con el daño

esperado en la edificación

11

1j

jjv.WKI


PARAMETRO 1:TIPO Y ORGANIZACIÓN DELSISTEMA RESISTENTE

• Sistema resistente vertical (confinada y arriostarmiento).

• Presencia y Eficacia de conexiones.

• Cumplimiento de recomendaciones de la Norma

Sismorresistente

• Utiliza funciones de vulnerabilidad que lo relaciona con el

daño esperado en la edificación

CALIFICACION

Item Edificación Calific.

01 Municipalidad Huamanga C

02 La Higuera - Unsch C

03 Modulo 01 - Garcilazo Unsch C

04 Modulo 02 - Garcilazo Unsch D


06 Modulo 04 - Garcilazo Unsch B





PARAMETRO 2:CALIDAD DEL SISTEMA RESISTENTE

• Tipo de material utilizado (piedra, adobe, concreto y

otros)

• Forma y Homogeneidad de materiales.

• Amarre en unidades de mampostería

• Mano de Obra y Calidad en Ejecución de Obra.

CALIFICACION



02 La Higuera - Unsch B

03 Modulo 01 - Garcilazo Unsch A








PARAMETRO 3:RESISTENCIA CONVENCIONAL

• Resistencia de la Edificación a Cargas Horizontales

• Calculo de demanda de ductilidad

– Coef. Sismico exigido / Coef. Sismico resistente

• Esfuerzo Cortante

– Concreto 70 Tn/m2

– Albañilería 18 Tn/m2

– Adobe y Piedra 5 Tn/m2

CALIFICACION


01 Municipalidad Huamanga D

02 La Higuera - Unsch D









PARAMETRO 4:

POSICION DEL EDIFICIO Y LA EDIFICACION

• Tipo de suelo de Cimentación

• Pendiente del terreno

• Empuje lateral de suelosCALIFICACION


01 Municipalidad Huamanga B










PARAMETRO 5:

DIAFRAGMAS HORIZONTALES

• Diafragmas Horizontales bien conectados a

elementos resistentes verticales

• Presencia de planos a desnivel

• Adecuada transmisión de cargas verticales y

horizontales

CALIFICACION












PARAMETRO 6:

CONFIGURACION EN PLANTA

• Forma y disposición en planta de las

edificaciones

• Problemas de torsión en planta

• Concentración de esfuerzos en las esquinas

CALIFICACION


01 Municipalidad Huamanga D










PARAMETRO 7:

CONFIGURACION EN ELEVACION

• Irregularidad en Elevación

• Existencia de Variaciones excesivas de masas

CALIFICACION


01 Municipalidad Huamanga A

02 La Higuera - Unsch A









PARAMETRO 8:

DISTANCIA MAXIMA ENTRE MUROS

• Espaciamiento excesivo de muros transversales.

• A mayor espaciamiento, mayor vulnerabilida

• Para edificaciones de adobe, según Norma E-080

L<= 12e

CALIFICACION


01 Municipalidad Huamanga A

02 La Higuera - Unsch A









PARAMETRO 9:

TIPO DE CUBIERTA

• Estabilidad de Cubierta, debidamente anclados

• Materiales utilizados (pesados o livianos)

CALIFICACION












PARAMETRO 10:

ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES

• Conectividad de Cornizas y parapetos.

• Tanque elevados de agua

• Balcones y Volados

CALIFICACION












PARAMETRO 11:

ESTADO DE CONSERVACIÓN

• Durante los años 80 existieron sismos constantes que

debilitaron las edificaciones

• Condición de Muros

• Gravedad de lesiones

CALIFICACION












INDICE DE VULNERABILIDAD

• VULNERABILIDAD < 20%: BAJA

• 20% ≤ VULNERABILIDAD <40%: MEDIA

• VULNERABILIDAD ≥ 40%: ALTA

Ite

mEdificación Iv

Iv

normaliz.Observaciones

01 Municipalidad Prov. Huamanga 181.25 47.39% Vulnerabilidad Alta

02 La Higuera -UNSCH 138.75 36.27% Vulnerabilidad Media

03 Modulo 01 - Garcilazo UNSCH 43.75 11.44% Vulnerabilidad Baja

04 Modulo 02 - Garcilazo UNSCH 105.00 27.45% Vulnerabilidad Media

05 Modulo 03 - Garcilazo UNSCH 92.50 24.18% Vulnerabilidad Media





11

1j

jjv.WKI Iv max : 382.5

Evaluación de Riesgo Sismico en el Centro Historico de

FUNCIONES DE VULNERABILIDAD

Funciones de vulnerabilidad-daño-aceleración para

estructuras de mampostería, edificaciones coloniales

FUNCION DE VULNERABILIDAD-DAÑO-ACELERACION

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6Aceleración / g

Ind

ice d

e d

año

10 20 30 40 50 60 70 80 0 90 100

FUNCION DE VULNERABILIDAD-DAÑO-ACELERACION

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

Aceleración / g

Ind

ice

de

da

ño

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0

Funciones de vulnerabilidad-daño-aceleración para

estructuras de mampostería reforzada y confinada

estribos de Ø 1/4" @ .20

G rietas a reparar

M uro o C olum na

4 Ø 1/2"

R ellenar con m ortero

epóxico


ESCALAS DE DAÑOS


INDICES DE DAÑOS OBTENIDOS

0.10 g 0.32 g 0.37 g

01 Municipalidad Prov. Huamanga 47.39% 28.50% 100.00% 100.00%

02 La Higuera -UNSCH 36.27% 20.50% 100.00% 100.00%

03 Modulo 01 - Garcilazo UNSCH 11.44% 0.00% 26.10% 33.20%







Item EdificaciónIv

normaliz.

Aceleración Basal


CONCLUSIONES

• El método de Indice de Vulnerabilidad (Iv) es aplicable para implementar

estudios de vulnerabilidad en edificaciones urbanas a gran escala.

• Los resultados obtenidos aplicando el método del Iv a las edificaciones

coloniales parecen ser razonables y deberán convalidarse mediante ensayos

de laboratorio y el levantamiento de información post sismo

• Las edificaciones coloniales estudiadas , integrantes del patrimonio histórico

nacional, presentan índices altos de daño en caso de ocurrencia de sismo

normativo


RECOMENDACIONES

• El Centro Histórico de Ayacucho, en un gran porcentaje se encuentran constituida por

edificaciones coloniales, cuya calidad estructural ofrece una mediana a baja

resistencia a solicitaciones sísmicas, razones que las hacen vulnerables. Es de

imperiosa necesidad realizar estudios detallados, identificándose las edificaciones

más vulnerables y los correspondientes proyectos de reforzamiento.

• En las edificaciones identificadas con riesgo sísmico elevado como es el caso de la

Municipalidad Provincial de Huamanga, es necesario realizar un análisis cuantitativo

de tal manera que se puedan identificar las zonas en las cuales se deberán realizar las

intervenciones de reforzamiento.

• Como medida de mitigación del riesgo sísmico en las edificaciones estudiadas, se

deberá realizar el aislamiento de la estructura principal de la edificación para dotarla

de una configuración regular en planta.


GRACIAS

POR SU ATENCIÓN

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