EVALUACIÓN SÍSMICA SIMPLIFICADA DE ESTRUCTURAS …

EVALUACIÓN SÍSMICA SIMPLIFICADA DE ESTRUCTURAS EXISTENTES PRE-EVENTO ABRIL/2021 - ECUADOR

EVALUACIÓN SÍS SIMPLIFICADA D EXISTENTES PRE ABRIL/2021 - ECUADOR

Evaluación sísmica simplificada de estructuras existentes pre-evento 720FDA19GR00224

© 2021 Miyamoto International, Inc. USAID/BHA EBRPII

Sobre Construyendo comunidades seguras

El objetivo del programa es Fortalecer el conocimiento del riesgo sísmico, diversificar el uso de los datos de vulnerabilidad y exposición, brindar capacitación técnica en las mejores prácticas de construcción sismo resistente y reducción del riesgo de desastres en las provincias de Manabí y Esmeraldas.

Sobre la Agencia de los Estados Unidos de América para el Desarrollo Internacional (USAID por sus siglas en inglés)

La Agencia de EE. UU. para el Desarrollo Internacional es una agencia federal independiente responsable de planificar y administrar la asistencia económica y humanitaria en el mundo.

Sobre la Oficina para Asistencia Humanitaria (BHA, por sus siglas en inglés)

La Oficina para Asistencia Humanitaria brinda asistencia humanitaria que salva vidas, incluidos alimentos, agua, refugio, atención médica de emergencia, saneamiento e higiene y servicios de nutrición críticos, a las personas más vulnerables y más difíciles de alcanzar del mundo.

Sobre Miyamoto International, Inc.

Miyamoto International es una empresa global de ingeniería estructural y de reducción de riesgos por desastres que brinda experiencia en resiliencia sosteniendo a industrias y salvaguardando comunidades alrededor del mundo.

Agradecimientos y descargo de responsabilidad

Esta publicación ha sido posible gracias al apoyo del pueblo estadounidense a través de la Agencia de los Estados Unidos para el Desarrollo Internacional (USAID). Las opiniones, hallazgos y conclusiones aquí vertidas pertenecen a los autores y no reflejan necesariamente los puntos de vista de USAID o del Gobierno de los Estados Unidos.

El autor de esta publicación es:

©2021 Miyamoto International, Inc. All rights reserved.

Este informe o cualquier parte del mismo no deberá reproducirse de ninguna forma sin el permiso por escrito de Miyamoto International, Inc.



CONTENIDO 1 INTRODUCCIÓN ...................................................................................................... 1

2 EVALUACION RÁPIDA ............................................................................................ 3

2.1 Planificación. ................................................................................................................................. 3

3 RECOPILACION DE DATOS EN EL FORMULARIO ........................................... 5

3.1 Identificación del sistema estructural. .......................................................................................... 6

3.2 Irregularidad en edificaciones. ...................................................................................................... 7

3.3 Código de la Construcción .......................................................................................................... 11

3.4 Tipo de Suelo ............................................................................................................................... 11

3.5 Puntaje final, (s) y grado de vulnerabilidad sísmica .................................................................... 12

3.6 Observaciones ............................................................................................................................. 13

4. EVALUACIÓN DE ESTRUCTURAS EN LA CIUDAD DE PORTOVIEJO ........ 14

3.7 Estructuras Evaluadas ................................................................................................................. 15

4 BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................... 16



FIGURAS Figura 3.1 Formulario de Evaluación visual rápida de vulnerabilidad sísmica de edificaciones: Guía No. 5 NEC-2015 ...................................................................................................................................................... 5

Figura 3.2 Tipología de Sistema Estructural - Guía No. 5 NEC-2015 (Parte 1) ............................................. 6

Figura 3.3 Tipología de Sistema Estructural - Guía No. 5 NEC-2015 (Parte 2) ............................................. 7

Figura 3.4 Irregularidades de la Edificación - Guía No. 5 NEC-2015 ............................................................ 8

Figura 3.5 Irregularidades de la Edificación - Guía No. 5 NEC-2015 ............................................................ 9

Figura 3.6 Irregularidades de la Edificación - Guía No. 5 NEC-2015 .......................................................... 10

Figura 3.7 Códigos de la Construcción - Guía No. 5 NEC-2015 .................................................................. 11

Figura 3.8 Tipo de suelos - Guía No. 5 NEC-2015 ....................................................................................... 12

Figura 3.9 Puntaje Final S - Guía No. 5 NEC-2015 ...................................................................................... 12

Figura 4.1 Edificaciones Esenciales y Especiales ........................................................................................ 14

Figura 4.2 Ubicación de Edificaciones Esenciales y Especiales más importantes. ..................................... 15

Figura 4.3 Vulnerabilidad de Estructuras Evaluadas .................................................................................. 15


1 © 2021 Miyamoto International, Inc. USAID/BHA EBRPII

1 INTRODUCCIÓN

Los movimientos telúricos (terremotos), representan uno de los mayores problemas que enfrentan las edificaciones ubicadas en zonas de peligro sísmico alto. Todo profesional involucrado en diseño y construcción debe tener en cuenta, el comportamiento dinámico frente a dichos eventos, así como los daños que puedan presentarse en elementos estructurales y no estructurales. Dichos daños están ligados a las características de la acción sísmica y el comportamiento de todo el sistema estructural de una edificación.

Los eventos sísmicos ocurren todo el tiempo alrededor del mundo, y ponen en evidencia las deficiencias estructurales y constructivas, concentrando mayores efectos en aquellas edificaciones que presenten mayor vulnerabilidad. En el Ecuador, así como en muchos otros países en vías de desarrollo, a medida que los índices de crecimiento poblacional y desempleo aumentan, aumenta la necesidad de vivienda, producción y servicios en general; la migración local y extranjera hacia los poblados y ciudades principales, genera necesidad habitacional de bajo costo. Por lo que la mayoría de las ciudades concentran su crecimiento hacia zonas periféricas, muchas veces sin la debida planificación territorial. Debido a esto, construcciones informales proliferan en la misma medida en las cuales existe poca o nula participación técnica, tanto en la etapa de diseño como en la etapa constructiva, siendo carentes de normativas de diseño sismorresistente, por lo que se estima un alto nivel de vulnerabilidad sísmica, siendo propensas a sufrir daños importantes.

Cuando existe la planificación y diseño adecuados, teniendo en cuenta las normativas de diseño sismorresistente, con el respectivo seguimiento y fiscalización en la ejecución de obra, los daños que se presentan frente a un sismo se reducen en comparación a aquellas que carecen de estas etapas. Cabe mencionar que el estricto seguimiento de normativas de diseño no garantiza la ausencia de daño frente a un sismo de gran magnitud, si no que los daños serán reducidos y controlados acorde con la filosofía de diseño sismorresistente, que sintetiza lo siguiente:

• Prevenir daños en elementos estructurales y no estructurales, frente a sismos pequeños y frecuentes.

• Prevenir daños graves en elementos estructurales, con daño controlado en elementos no estructurales, frente a sismos moderados y poco frecuentes.

• Prevención de colapso frente a sismos severos y raros, procurando salvaguardar la vida de los ocupantes.

La evaluación visual rápida de vulnerabilidad sísmica para edificaciones presentada en este documento, está basado en la Guía de Diseño Nro. 5 de la NEC-2015 (Guía Práctica Para la Evaluación Sísmica y Rehabilitación de Estructuras), la cual se basa a su vez de la metodología plateada en el documento “FEMA 154” (Rapid Visual Screening of Buildings for Potential Seismic Hazards: A Handbook), el cual fue desarrollado para que los profesionales involucrados en la construcción, evalúen las estructuras de las edificaciones existentes y sean clasificadas en tres categorías:

• Edificios con baja vulnerabilidad en cuanto a daños y seguridad de los ocupantes



• Edificios con vulnerabilidad media, que están dentro de parámetros aceptables • Edificios de vulnerabilidad alta, los cuales requieren de estudios más detallados realizados

por un ingeniero experto en diseño estructural.

Como se presenta en el mapa de zonificación sísmica del ecuador, la mayor parte del territorio está ubicado en zonas de alto peligro sísmico, coincidiendo con las regiones más pobladas, principalmente en la serranía y litoral ecuatoriano. Por lo que las edificaciones de dichas regiones tienen altas posibilidades de sufrir daños frente a un evento sísmico. Además, es importante tener en cuenta que en estas zonas existen edificaciones esenciales, que no podrán parar sus actividades luego de un terremoto.

A lo largo de la historia, el Ecuador ha tenido actividad sísmica considerable. En los últimos 460 años, diversos sismos han provocado la destrucción de poblados enteros con la muerte de miles de personas. Escenarios de sismos probables en las ciudades principales como Quito y Guayaquil, revelan la necesidad de emprender acciones para la mitigación del riesgo en las edificaciones.

El presente estudio se centra en la ciudad de Portoviejo, misma que fue notablemente afectada en el sismo del 16 de abril del 2016.



2 EVALUACION RÁPIDA

Como su nombre lo indica, es una evaluación, en la cual el profesional realiza una visita a la edificación y llena un formulario, con parámetros previamente establecidos, cuyo resultado final asignará una calificación a la estructura, ubicada en las tres categorías antes mencionadas. Este procedimiento no requiere ningún análisis estructural, y la inspección es estrictamente visual, se debe identificar el sistema estructural de la edificación y recopilar datos relevantes que se estipulan previamente en el formulario. La visita durará de 15 a 30 minutos por edificación y si se logra llegar al interior de esta, entre 30 y 60 minutos.

El objetivo principal de esta evaluación es identificar las edificaciones más vulnerables frente a eventos sísmicos, mismas que requerirán otro tipo de estudio más detallado. En este caso la finalidad corresponde a implementar programas de mitigación de riesgos para el cantón Portoviejo.

Se emplean entonces los criterios descritos en el manual de la Guía No. 5 de la NEC-2015, en cuanto al uso del formulario de “evaluación visual rápida de vulnerabilidad sísmica para edificaciones.”

2.1 Planificación.

Para realizar este proceso de evaluación, se requiere un pleno conocimiento por parte de las autoridades competentes como los colegios profesionales (Colegio de Ingenieros Civiles de Manabí), o municipios (GAD Municipal Portoviejo), profesionales y propietarios de las edificaciones, por medio de socializaciones que expongan el propósito del proyecto y cómo será llevado a cabo, teniendo en cuenta lo siguiente:

1) Costos de capacitación de personal que va a realizar las evaluaciones. 2) Recorrido de reconocimiento a la ciudad de Portoviejo, para identificar en primera instancia los

tipos de construcciones, tipos de suelo, zonas de potencial deslizamiento o fallas y edificaciones antiguas. Otro aspecto importante es la interacción con profesionales de la zona (arquitectos o ingenieros), donde se pueden obtener datos como tipo de materiales comúnmente usados, edad de las edificaciones, tipologías estructurales, etc. También se debe solicitar información complementaria a las entidades municipales pertinentes.

3) Pleno conocimiento del formulario que se va a emplear para la evaluación. 4) Selección y preparación del personal que va a realizar la evaluación, mediante charlas y

capacitaciones que garanticen la calidad en los datos recopilados. 5) Si es factible previo a la visita, obtener un plano arquitectónico o estructural de las edificaciones

a evaluar, para verificar in situ y facilitar la visita de campo. 6) Realizar la visita de campo, teniendo en cuenta las siguientes actividades:

• Verificación de los planos y la información allí plasmada (si se dispone). • Caminar rodeando el edificio, recopilando detalles para realizar el boceto en planta y

elevación (si es posible). • Determinar el tipo de ocupación, edad del edificio, área construida, edad de remodelación. • Identificar plenamente tipo de suelo, características geotécnicas (si se dispone). • Identificar el sistema estructural. • El formulario debe ser diligenciado (llenado), durante la visita para evitar olvidar datos

importantes.



• Finalmente, verificando que todos o la mayor parte de los datos del formulario estén completos, se toma una o varias fotografías del exterior (acceso principal), y del interior en el caso de que haya sido posible el ingreso a la edificación y se continua con la siguiente.

• La calificación final del formulario se recomienda realizarla en oficina.



3 RECOPILACION DE DATOS EN EL FORMULARIO

En esta sección se indica cómo llenar el formulario de evaluación visual rápida de vulnerabilidad sísmica de edificaciones, de acuerdo a la Guía no. 5 de la NEC-2015. El formulario ha sido diseñado para que se llene de manera progresiva y con un mínimo de escritura, y contiene los siguientes parámetros:

• Datos de la edificación. • Datos del profesional. • Esquema estructural en planta y elevación de la edificación. • Fotografía del edificio. • Tipología del sistema estructural. • Puntajes básicos, modificadores y puntaje final. • Observaciones.

Figura 3.1 Formulario de Evaluación visual rápida de vulnerabilidad sísmica de edificaciones: Guía No. 5 NEC-2015

A continuación, se presenta las instrucciones detalladas para llenar el formulario



3.1 Identificación del sistema estructural.

La evaluación de vulnerabilidad rápida supone que el profesional a cargo será capaz de determinar el sistema estructural de la edificación, sin embargo, es posible que no se pueda determinar debido a que el acceso sea limitado o completamente imposible, por lo que el evaluador procede a descartar aquellos sistemas estructurales que no correspondan a la edificación en estudio, y seleccionar aquellas opciones que quedan. El resultado final (S) que se considere será el menor valor de entre las opciones posibles.

Los tipos de estructuras que se puede encontrar en la mayoría del territorio ecuatoriano, han sido clasificadas en 13 grupos de acuerdo con la Guía No. 5 de la NEC-SE-DS y se muestran resumidos en el siguiente cuadro:

Figura 3.2 Tipología de Sistema Estructural - Guía No. 5 NEC-2015 (Parte 1)



Figura 3.3 Tipología de Sistema Estructural - Guía No. 5 NEC-2015 (Parte 2)

3.2 Irregularidad en edificaciones.

Los diseñadores arquitectónicos y estructurales deben procurar configuraciones simples y regulares para lograr un adecuado desempeño sísmico, sin embargo, esto no suele ser así y en la mayoría de los casos, se tiende a configuraciones más complejas, donde existen cambios abruptos de rigidez y resistencia, donde seguramente se verán acumulados los daños de algunos componentes estructurales, representando, por lo tanto, configuraciones vulnerables. A continuación, se presenta el resumen de la caracterización de estas irregularidades de acuerdo a la Guía No. 5 de la NEC-2015.



Figura 3.4 Irregularidades de la Edificación - Guía No. 5 NEC-2015



3.3 Código de la Construcción

El primer código ecuatoriano de construcción se estableció en 1977, después de la publicación del Código Americano UBC 1974. Años más tarde, después del terremoto ocurrido en Bahía de Caráquez de magnitud 7.1, se introdujo en el 2001 el primer mapa de zonificación sísmica en el Código Ecuatoriano de la Construcción (CEC-2001), mismo que incluye una serie de requisitos y modelados similares al Código Americano UBC 1997. Actualmente se trabaja con la Norma Ecuatoriana de la Construcción NEC-2015. Por ende, se puede decir que las edificaciones construidas antes de 1977 tendrán muy poca resistencia sísmica, mientras que, todos los edificios construidos después del 2001 pueden ser considerados con diseño sismorresistente.

Figura 3.7 Códigos de la Construcción - Guía No. 5 NEC-2015

3.4 Tipo de Suelo

El modificador para tipo de suelo que presenta la Guía No. 5 de la NEC-2015, propone tres tipos de suelo para calificar una edificación (C, D y E), a pesar de que la NEC-SE-DS (NEC-15 de Peligro Sísmico) especifica 6 tipos de suelo (A, B, C, D, E y F). Esto se debe a que las edificaciones con tipos de suelo (A y B), se consideran más seguras frente a sismos, mientras que las que corresponden a suelos tipo (F) no pueden ser evaluadas de forma eficaz mediante una inspección rápida, y requieren ser avaluados por un ingeniero geotécnico.

Es importante tener en cuenta que si una edificación esta cimentada por medio de pilotes o cualquier otro tipo de cimentación profunda, el tipo de suelo puede ser considerado como “mejorado” y ascender de categoría; por ejemplo, si se considera que la estructura esta cimentada sobre un perfil de suelo tipo (E), pero su cimentación involucra pilotes, se puede asumir como suelo “mejorado” es decir (D).

A continuación, se presenta la tipificación de suelo de acuerdo con lo propuesto por la NEC-2015 para los suelos (C, D y E), que serán calificados dentro del formulario de la Guía No. 5 NEC-2015.



Figura 3.8 Tipo de suelos - Guía No. 5 NEC-2015

3.5 Puntaje final, (s) y grado de vulnerabilidad sísmica

El puntaje de calificación final (S), de la estructura de la edificación analizada, se obtiene al sumar o restar cada uno de los valores anteriormente verificados; una vez obtenido el puntaje final (S), se debe marcar con una (X) o visto (√) el grado de vulnerabilidad de la estructura, de acuerdo con lo siguiente:

Figura 3.9 Puntaje Final S - Guía No. 5 NEC-2015



En el caso de que el puntaje final (S) obtenido sea menor a 2.00, se considera que la estructura tiene alta vulnerabilidad frente a eventos sísmicos y requiere de una evaluación especializada a cargo de un ingeniero estructural.

3.6 Observaciones

En este inciso se registran las observaciones que el evaluador encontró con respecto a la tipología estructural, uso de la edificación, estado de conservación de la misma, o cualquier circunstancia inusual de la edificación, inclusive algún detalle importante o característica que se quiera hacer notar. El procedimiento presentado corresponde por completo a los lineamientos propuestos por la Guía No. 5 de la NEC-2015, y a una detección preliminar de muchas fases que a futuro podrían llegar a tener en cuenta la evaluación de la vulnerabilidad de una estructura frente a un evento sísmico.

El resultado de este tipo de análisis pretende identificar aquellas edificaciones que potencialmente puedan resultar vulnerables frente a un sismo, con el objetivo de diseñar programas de mitigación de riesgo sísmico para una localidad, barrio, ciudad, etc., como en este caso particular se requiere para la ciudad de Portoviejo. Adicionalmente, se pueden generar inventarios de aquellas edificaciones que requieran posibles rehabilitaciones y planes de emergencia durante y después de un evento sísmico, entre muchas otras cosas.



4. EVALUACIÓN DE ESTRUCTURAS EN LA CIUDAD DE PORTOVIEJO

El objetivo principal de esta evaluación es identificar la susceptibilidad o nivel de daño que sufriría una edificación ante un evento sísmico, teniendo en cuenta que existen diferentes métodos para el análisis de vulnerabilidad; como los cualitativos, en los que se evalúa de manera sencilla y rápida mediante la identificación de fallas o deterioros estructurales, y los métodos cuantitativos cuando se requiere un estudio más detallado, obteniendo modelos que permitan evaluar o evidenciar el daño estructural de manera más específica.

El estudio corresponde a una evaluación visual rápida, es decir, un método cualitativo, por lo cual es necesario realizar una visita a la edificación y llenar el formulario de la Guía No. 5 de la NEC-2015, para de esta manera categorizar a la edificación en los grupos de vulnerabilidad Baja, Media o Alta.

A continuación, se muestran las estructuras que se han tomado en cuenta para realizar esta evaluación visual, por considerarlas esenciales dentro de la zona de estudio, mismas que no podrán parar sus actividades luego de un evento sísmico; también se incluyen algunas estructuras especiales, las cuales pueden contar con un número alto de usuarios en sus instalaciones.

Figura 4.1 Edificaciones Esenciales y Especiales



Figura 4.2 Ubicación de Edificaciones Esenciales y Especiales más importantes.

3.7 Estructuras Evaluadas

Debido a inconvenientes que impidieron realizar la visita de campo a las edificaciones de interés, se procedió a solicitar información al Colegio de Ingenieros Civiles de Manabí, en cuanto a planos arquitectónicos y/o estructurales de las edificaciones consideradas, por lo que se logró recopilar la información de 3 edificaciones:

• Hospital de Especialidades • Torre Solca Manabí • Palacio de Justicia de Portoviejo

Para los cuales se procedió a llenar el formulario y obtener la calificación de acuerdo al siguiente resumen:

Figura 4.3 Vulnerabilidad de Estructuras Evaluadas



4 BIBLIOGRAFÍA

1. FEMA P-154, nehrp, (2015): Rapid Visual Screening of Buildings for Potential Seismic Hazards: Handbook.

2. FEMA P-155, nehrp, (2015): Rapid Visual Screening of Buildings for Potential Seismic Hazards: Supporting Documentation.

3. NEC-2015, Ministerio De Desarrollo Urbano y Vivienda (2015), Norma Ecuatoriana de la Construcción (NEC) Peligro Sísmico Diseño Sismo Resistente (NEC-SE-DS).

4. NEC-2015, Ministerio De Desarrollo Urbano y Vivienda (2015), Norma Ecuatoriana de la Construcción (NEC), Guía práctica para evaluación sísmica y rehabilitación de estructuras (Guía No. 5)



ANEXOS:

• Anexo 1 Memoria Técnica



FORMULARIOS DE EVALUACION ESTRUCTURAL

• Hospital de Especialidades • Torre Solca Manabí • Palacio de Justicia de Portoviejo

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