O. López, Evaluación y Reducción Del Riesgo Sismico en Edifi

8/17/2019 O. López, Evaluación y Reducción Del Riesgo Sismico en Edifi

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EVALUACIÓN Y REDUCCIÓN DEL RIESGO SÍSMICO EN EDIFICACIONESEXISTENTES

Autor: Oscar A. López (1)

(1) Ingeniero Civil, Profesor Titular de la Universidad Central de Venezuela y Asesor de FUNVISIS,

[email protected]; Telf. 0212-605-1756

RESUMEN

El terremoto de Haití (2010) provocó la muerte de 220.00 personas y destruyó buena parte de lainfraestructura del país. Las causas principales de la catástrofe se encuentran en la elevadavulnerabilidad de sus edificaciones que fueron construidas sin el uso de criterios y normassismorresistentes. Por otro lado, los daños severos y los derrumbes de construcciones observados endiversos sismos tales como los de California (1971, 1989, 1994), Kobe (1995) y Venezuela (1997),corresponden a estructuras que sí habían sido diseñadas con normas sismorresistente las cuales sinembargo por su antigüedad resultaron ser insuficientes para proveer de la seguridad requerida.

Se revisan algunas enseñanzas dejadas por los terremotos y se identifican las razones queocasionan que las construcciones se dañen o se derrumben durantes estos eventos. Una de las mayoresfuentes de vulnerabilidad en el país lo constituyen las edificaciones construidas hace varias décadas con

normas sísmicas que hoy se consideran insuficientes, con criterios de diseño considerablemente menosexigentes que los contemplados en las normas sísmicas modernas. Se describen los avances de unprograma de reducción del riesgo sísmico en edificios escolares existentes que está actualmente enejecución en Venezuela. Mediante un censo de carácter nacional se han identificado los tipos escolaresmás vulnerables y antiguos y se procede a la puesta en práctica de programas piloto de reforzamientoestructural y de preparación de las comunidades educativas ante la ocurrencia de los futuros eventossísmicos.

Se proponen lineamientos para un programa nacional de reducción del riesgo que proteja a lapoblación y a la infraestructura del país. Nuevos reglamentos son necesarios para garantizar elcumplimiento estricto de las normas sismorresistentes en las nuevas construcciones. Vista la magnituddel problema de la elevada vulnerabilidad de las construcciones existentes más antiguas, el esfuerzo

debe priorizar el estudio y refuerzo de la infraestructura necesaria en emergencias, tales como hospitales,edificios de bomberos y protección civil y escuelas. En viviendas el esfuerzo se debería orientar aestablecer los reglamentos municipales necesarios a fin de regular y establecer los incentivos ante lascomunidades organizadas para evaluar y reforzar las edificaciones más antiguas. Y en el ámbito de laconstrucción popular se deben generar manuales didácticos para la construcción de nuevas viviendassismorresistentes y el refuerzo de las existentes. El éxito de estas acciones sólo se pudiese garantizarcon el uso de medios masivos de difusión que efectivamente logre generar e implantar una culturasismorresistente.

Palabras Clave: Terremotos, prevención, reforzamiento, riesgo sísmico, difusión, escuelas.


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INTRODUCCIÓN

El terremoto de Haití (Mw= 7,0) del 12/01/2010 provocó la muerte de unas 220.000 personas,principalmente por el derrumbe de viviendas, pero también causó el colapso de 13 de un total de 15edificios principales de gobierno y la destrucción de 50 centros de salud u hospitales y 1300 edificiosescolares (EERI, 2010(a) y 2010(b)). El gobierno de Haití ha estimado que el daño causado es deaproximadamente 7,8 millardos de dólares lo que equivale al 120% de su PIB para el año 2009. Por otrolado, el terremoto de Chile del mismo año (27/02/2010) y con una magnitud considerablemente mayor(Mw=8,8) que cual liberó 500 veces más energía que el de Haití, provocó la muerte de no más de 600personas; aún cuando causó daños importantes en la infraestructura de ese país, ello ocurrió a un nivel

considerablemente menor que en Haití. La diferencia en los efectos de estos dos terremotos ha puesto enevidencia de una manera dramática la importancia de la prevención, destacando como el incumplimientode principios básicos de construcción sismorresistente en regiones sísmicamente activas conduciráinevitablemente en un corto, mediano o largo plazo a una catástrofe.

La mayor parte de las víctimas ocurridas durante el terremoto de Haití estaban en viviendaspopulares que fueron construidas ignorando criterios sismorresistentes básicos (Figura 1). La situación delas viviendas populares en varia ciudades latinoamericanas como Caracas es análoga a la encontrada enla capital de Haití ya que en su mayoría han sido construidas de manera informal sin acatar loslineamientos sismorresistentes modernos contemplados en las normas de construcción. Por otro lado,numerosas construcciones derrumbadas en sismos como los de California y Japón en los años de 1971,1989 y 1995 sí habían sido diseñadas con normas sísmicas que demostraron ser insuficientes paraproveer una protección adecuada. Esto es debido a que las normas de construcción de hace variasdécadas establecían criterios de diseño sísmico considerablemente menos rigurosos a los actuales,razón por la cual muchas de las construcciones hechas en esas épocas están expuestas a riesgoselevados que son considerados inaceptables desde el marco actual del conocimiento. En el caso deVenezuela donde se acepta que pueden ocurrir eventos sísmicos de tamaño similar o mayor al de Haití,se estima que aproximadamente un 50% de la infraestructura del país fue desarrollada antes de 1982,con normas sísmicas hoy consideradas insuficientes y posee un riesgo que amerita inmediata atención.

Figura 1. Viviendas destruidas durante el terremoto de


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Estas deficiencias fueron exacerbadas por prácticas constructivas deficientes y materiales de baja calidad(EERI, 2010(a)).

Incumplimiento de la norma sismorresistente

La existencia de una norma de construcción sismorresistente, no necesariamente garantiza sucorrecta aplicación y su cumplimiento. Por ejemplo, el derrumbe de un único edificio en la ciudad deCumaná durante el sismo de Cariaco, Venezuela, del año de 1997 puede ser atribuido al incumplimientode las normas vigentes (Figura 2): En el análisis y diseño del edificio se ignoró la acción sísmica en unade las dos direcciones horizontales del edificio y se ignoraron los efectos de la torsión global del edificio ytambién se ignoraron las fuerzas axiales en las columnas por efectos del sismo, todos estos requisitos

exigidos en la norma vigente para la época (MOP, 1967). A estas deficiencias se agrega que en losplanos de las columnas se indicaron áreas de acero longitudinal que eran inferiores a las ya disminuidasindicados en los cálculos, y se indicaron también separaciones del refuerzo transversal que incumplíanlos requerimientos de confinamiento del concreto exigido en la norma. Por último la calidad del concretode acuerdo a los núcleos extraídos indicó una resistencia por debajo de la resistencia nominal indicadaen los cálculos y planos. Como consecuencia la estructura poseía una muy disminuida resistencia,rigidez y capacidad de deformación y la demanda impuesta por el movimiento sísmico condujo alderrumbe del edificio (IMME, 1998).

a) Antes b) Después

Figura 2. Edificio Miramar derrumbado durante el sismo de Cariaco, Venezuela en 1997 (IMME,1998).

Un segundo ejemplo atiende a las construcciones populares, características de las colinas querodean a Caracas (Figura 3), la mayoría de las cuales han sido construidas informalmente sinparticipación ni supervisión del gobierno local, ignorando conceptos básicos para resistir terremotos eincumpliendo por tanto la norma sismorresistente vigente en el país (COVENIN 2001). Estas suelen serconstrucciones donde las paredes de mampostería soportan buena parte de las cargas gravitatorias y delas cargas laterales, con escasos elementos de confinamiento y sin refuerzo interior, que por tantoposeen una elevada vulnerabilidad a las acciones sísmicas. Se ha estimado que estas soluciones devivienda popular arraigadas en la ciudad desde hace cinco décadas, sirven de alojamiento a más de un


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60% de la población de Caracas y se constituyen por tanto en la mayor fuente de riesgo sísmico de laciudad.

Se evidencia entonces que la existencia de una normativa legal de construcción sismorresistente esun requisito necesario pero insuficiente para garantizar la calidad de la obra y la seguridad de losusuarios de la misma. La norma de construcción debe ir acompañada de los siguientes componentes: 1)Un componente ético en los profesionales que intervienen en las distintas fases de la obra, que privilegiela responsabilidad social sobre el beneficio económico en la toma de decisiones, responsabilidad hacia laseguridad de los futuros usuarios de la obra y también responsabilidad con el cuidado del ambiente; 2)Un control estricto de parte de las autoridades municipales para no permitir construcciones sin losdebidos permisos y supervisiones; 3) Una aplicación estricta de sanciones a los que violan las normas y

reglamentos, tanto a los que profesionales que diseñan y construyen como a los que supervisan,inspeccionan y otorgan permisos.

Figura 3. Construcciones populares en Caracas

Insuficiencia de la norma sismorresistente

La mayoría de los daños observados en terremotos pasados han ocurrido en construcciones antiguashechas con normas hoy consideradas insuficientes, desarrolladas antes de la aparición de los criteriosmodernos para construcciones sismorresistentes que han surgido y se han establecido en las últimas tresdécadas. Por ejemplo, el derrumbe de cuatro edificaciones escolares en Cariaco durante el sismo(Mw=6,9) del 09/07/1997 en Venezuela, ha sido atribuible en primera instancia a la poca resistencia,rigidez y capacidad de disipación de energía (ductilidad) de sus estructuras, aún cuando fuerondiseñadas y construidas siguiendo y cumpliendo con las normas de diseño de la época (López et al.,2007). Igualmente, el derrumbe de cuatro edificios altos en Caracas en el sismo (Mw =6,4) de 1967 sedebió en buena medida a: i) La ausencia de vigas en una de las dos direcciones principales del edificio,generando edificios con poca resistencia y rigidez en una dirección; ii) La presencia de un piso blando enel primer nivel de los edificios producido por la terminación de las paredes de mampostería de los niveles


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superiores, y iii) La carencia de un detallado adecuado del refuerzo de acero en las vigas y columnas deconcreto armado, generando elementos de baja ductilidad. Éstas eran características típicas de lasconstrucciones de la época, que estaban efectivamente permitidas en la Norma vigente de 1955 (MOP1955) pero que están impedidas o fuertemente penalizadas en las normas modernas. En la Figura 4 semuestran fotografías del Edificio Mijagual en Caracas diseñado en cumplimiento de la norma sísmica de1955, antes y después del evento sísmico de 1967; nótese la interrupción de las paredes en el nivel másbajo del edificio, generando una condición de entrepiso débil.

Sobre la evolución de los requisitos normativo conviene hacer notar que las secciones referidas aldiseño para la acción de los movimientos sísmicos contenidas en las normas venezolanas de 1939 (MOP1939), 1947 (MOP 1947) y 1955 (MOP 1955) poseían 1, 4 y 8 páginas, respectivamente, mientras que la

moderna norma de 2001 (COVENIN 2001) posee un total de 71 páginas de articulado (acompañada de122 páginas de comentarios), complementada con 10 páginas de Requisitos Adicionales para el DiseñoSismorresistente en la norma de concreto armado (COVENIN 2006), resaltando el incremento en elvolumen y la profundidad del tema con el transcurso de los años.

a) Antes b) Después

Figura 4. Edificio Mijagual derrumbado en el sismo de Caracas de 1967 (FUNVISIS)

La mayor vulnerabilidad de las construcciones antiguas en relación a una diseñada y construida connormas modernas, no es una característica única de nuestro país. El colapso de estructuras ha ocurridotambién en Estados Unidos y en Japón, a pesar de que estos países han invertido cuantiosos recursosen el estudio, investigación y preparación de las ciudades ante los terremotos. En efecto, numerososedificios, puentes y hospitales se derrumbaron o dañaron severamente en los sismos de tamañomoderado de San Fernando en 1971 (Mw=6,4) y Loma Prieta en 1989 (Mw=6,7), ambos en California, yen el sismo de Kobe de 1995 (Mw=7,0) en Japón. A diferencia de Haití, las construcciones derrumbadasen California y Kobe sí fueron diseñadas con normas sísmicas pero éstas demostraron ser insuficientespara proveer una protección adecuada; el conocimiento científico actual acepta que las construccionesantiguas poseen mayor vulnerabilidad que las diseñadas con normas modernas y que pueden dañarse yaún derrumbarse durante un terremoto.


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AMENAZA SÍSMICA Y RIESGO EN LA CIUDAD DE CARACAS

Amenaza sísmica

La estadística de aproximadamente un sismo diario que se registra en el país con magnitudesmayores o iguales a 2,5 no son percibidos por la mayoría de la gente pero son sin embargo indicativos delos desplazamientos tectónicos que tienen lugar y que eventualmente darán lugar a rompimientosmayores de la corteza y a sismos de tamaño similar o mayor al de Haití (Mw =7,0), tal como ya ha

ocurrido en el pasado. Basta recordar el gran evento de 1766 con magnitud Mw~7,8-8,0 (Grases 2002)que provocó daños en varias ciudades de Oriente y en Caracas, el terremoto de 1812 con Mw~7,2-7,5(Grases 2002; Hernández 2009) que provocó la muerte de aproximadamente 10.000 personas enCaracas y el gran terremoto de 1900 con Mw ~7,7 (Hernández 2009) cuyos efectos no fueron tan gravespor encontrarse la fuente sísmica a distancia considerable de la capital.

Estudios de la amenaza sísmica en la región norcentral del país, alrededor de la ciudad de Caracas,utilizando información y metodologías actualizadas han estimado períodos de retorno deaproximadamente 22 y 100 años para eventos de magnitud Mw igual a 6,0 y 6,8, respectivamente(Hernández 2009(a)). En términos de probabilidades y usando el conocido modelo de Poisson se puedeestimar una probabilidad de 10% de que Caracas se vea afectada por un evento de magnitud Mw mayor oigual a 6,8 en los próximos 10 años, capaz de liberar una energía aproximadamente cuatro veces mayorque la energía liberada por el terremoto (Mw =6,4) de Caracas de 1967. En los próximos 30 años, estaprobabilidad aumenta a un 26%.

Riesgo sísmico

Utilizando la teoría de la confiabilidad estructural se evaluó el desempeño sísmico de edificios enCaracas construidos en diferentes épocas (Hernández 2009(b)). Se evaluaron diez prácticasconstructivas asociadas a las diferentes normas sísmicas y normas de diseño de estructuras de concretoarmado que se han aplicado en la ciudad desde 1939 hasta la fecha. La amenaza sísmica fuedeterminada de los estudios recientes de microzonificación sísmica de Caracas (FUNVISIS 2009),considerando dos rangos de espesores de depósitos del valle.

De acuerdo al estudio en referencia si ocurriese un evento similar al de 1967 (M w=6,4 a unos 25 kmde la ciudad), se tiene un 39% de probabilidad de exceder la categoría de daño severo en edificios altosque hayan sido diseñados con la Norma de 1955 (versión no oficial) localizados sobre depósitosprofundos, y un 27% si están sobre depósitos someros. Estas probabilidades se reducen a menos de0,02% en aquellos edificios diseñados con las normas posteriores a 1982. En el caso de que ocurrieseun evento sísmico ligeramente mayor, en el segmento oriental de la falla de San Sebastian, con Mw =6,7a unos 18 km, las probabilidades de exceder el estado de daño severo de edificios de mediana alturalocalizados sobre depósitos profundos pueden ser hasta de un 13%, 40%, 45%, 1,8%, 0,75%, 0,01% y0,27% para diseños hechos con la norma de 1939, 1947, 1955, 1967, 1982, 1998 y 2001,respectivamente (Hernández 2009(b)). Este evento sísmico produciría una aceleración del terreno que es


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aproximadamente la mitad del valor de diseño exigido en la normativa vigente del 2001. Los valoresanteriores destacan el considerable mayor riesgo de los edificios hechos con las normas antiguas enrelación a los hechos con las normas modernas, especialmente aquellos construidos antes de 1967. Seestima que cerca de un 50% de la infraestructura del país fue desarrollada con normas sísmicasinsuficientes, antes de los cambios significativos que introdujeron las normas de 1982 y 1998/2001, queamerita urgente atención, especialmente aquellas edificaciones consideradas de importancia esencial encaso de desastres como son los hospitales, los edificios de bomberos y protección civil y las escuelas.

La situación de las viviendas en los barrios de Caracas es más grave que la de los edificios formalesy antiguos tratados en los párrafos precedentes. Son viviendas de uno a tres pisos, principalmente, aúncuando se pueden encontrar algunas de mayor altura, inclusive hasta de seis niveles. La tipología

constructiva dominante en estas zonas da lugar a estructuras de mampostería donde las paredes debloques de arcilla o de concreto son los principales elementos resistentes, tanto para soportar las cargasde gravedad como las sísmicas, aún cuando se observan también tipologías constructivas a base depórticos (vigas y columnas). Buena parte de estas paredes de mampostería adolecen de los elementosde confinamiento consistentes en pequeñas columnas (machones) y vigas de corona, estrictamentenecesarios para efectos de resistir movimientos sísmicos. Es común también observar la carencia delrefuerzo transversal requerido en los pocos elementos de confinamiento existentes y la presencia depisos blandos y plantas asimétricas que magnifican la vulnerabilidad a sismos de estas construcciones.La ubicación de estas construcciones en terrenos con materiales potencialmente inestables y pendientespronunciadas, da lugar a incrementos adicionales de la vulnerabilidad.

Es posible establecer una cierta similitud entre las viviendas de los barrios de Caracas y las viviendasde Haití descritas previamente, ya que en su mayoría son de mampostería confinada construidas sinseguir normas de diseño ni cumplir con los criterios básicos de la sismo-resistencia. De allí que seaprevisible esperar desempeños inadecuados ante eventos sísmicos moderados y desempeñospotencialmente catastróficos ante eventos sísmicos severos como el de Haití, el cual ya se comentó queno sería un evento extraño en Caracas. Se desprende entonces la necesidad de acometer a corto plazoplanes de promoción de viviendas populares sismorresistentes que enfrenten tanto el problema de lasnuevas construcciones como el de las construcciones existentes. Ambos pueden se abordados mediantela generación y puesta en práctica de manuales o cartillas de construcción popular para las viviendasfuturas y manuales de reforzamiento de viviendas populares existentes. Dichos manuales tendrían unfuerte componente gráfico en primer lugar y deberían ser difundidos masivamente en televisión, en formaimpresa y por Internet.

REDUCCIÓN DEL RIESGO EN EDIFICIOS ESCOLARES

La lamentable experiencia del sismo de Cariaco de 1997 que provocó el derrumbe de cuatro edificiosescolares y la pérdida de vidas de estudiantes y maestros, motivó el inicio desde el ámbito académico deun programa con el objetivo de desarrollar diversas herramientas y proyectos específicos que pudieranincidir de manera efectiva en la reducción del riesgo sísmico en las edificaciones escolares de Venezuelay por ende en la protección de las vidas de estudiantes y docentes. El Proyecto se desarrolla a través delesfuerzo conjunto de profesores y estudiantes del Instituto de Materiales y Modelos Estructurales (IMME)de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Central de Venezuela, investigadores de la FundaciónVenezolana de Investigaciones Sismológicas (FUNVISIS) y personal de la Fundación de Edificaciones y


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Dotaciones Educativas (FEDE) del Ministerio del Poder Popular para la Educación, con el financiamientode FONACIT del Ministerio del Poder Popular para la Ciencia, Tecnología e Industrias Intermedias. Lastareas desarrolladas y las conclusiones más importantes obtenidas hasta la fecha son las siguientes(López et al., 2010(a) y (b)):

Inventario de edificios escolares

La recopilación de información para generar las bases de datos concernientes a las característicassismo-resistentes de los edificios escolares del país fue desarrollada por varias vías, entre las cualesestuvieron: a) El Censo y el Registro Escolar Nacional del Ministerio del Poder Popular para la Educaciónen el cual se insertaron preguntas específicas del Proyecto, b) La consulta a las oficinas de FEDE en

cada estado del país, y c) Las inspecciones efectuadas a las escuelas por el equipo de investigación.Adicionalmente a la información básica recopilada de cada plantel, se solicitó mediante reconocimientode imágenes la localización de los tipos escolares críticos que se derrumbaron en el sismo de Cariaco de1997.

A efectos de visualizar y procesar la información se desarrolló un sistema de información geográfica(SIG) para manejar el inventario de edificios escolares dentro de escenarios sísmicos prefijados. Para ellose recopilaron y digitalizaron los mapas de zonificación sísmica de todas las normas usadas en el paísdesde el año de 1947 y los mapas de caracterización de los suelos de las ciudades de Cumaná y deCaracas, entre otros mapas temáticos de interés. Se incorporaron dentro del SIG un total de 19.972edificios escolares, de los cuales un 49,5% se encuentran en zonas de elevada amenaza sísmica, un41,1% en zonas de amenaza intermedia y un 9,4% en zonas de baja amenaza. Para efectos de cálculos

de riesgo se elaboró un inventario de los edificios escolares del país en los cuales se posee lainformación más completa: ubicación y coordenadas geográficas, año de construcción, tipo constructivo ynúmero de pisos. Este inventario cuenta con 10.730 edificios, de los cuales un 25% son edificiosconstruidos antes de1982 y que están ubicados en las zonas de mayor amenaza sísmica del país.

Por otro lado se logró identificar un total de 552 edificios escolares pertenecientes a tres tipologíasdefinidas como críticas por su antigüedad y elevada vulnerabilidad, los cuales se encuentran distribuidosen todo el país. De éstos, 104 edificios son del tipo Antiguo I y 334 son del tipo Cajetón, ambos tiposcorresponden a los cuatro edificios derrumbados en el sismo de Cariaco de 1997 (Figura 5). En las zonasde elevada amenaza sísmica del país (Zonas 5, 6 y 7 con aceleraciones de 0,30g a 0,40g con retorno de475 años) se encuentran localizados 42 escuelas del Tipo Antiguo I y 205 del Cajetón, los cuales

requieren de urgente atención a fin de reforzarlos estructuralmente a fin de evitar la repetición de latragedia de Cariaco. Se identificaron también otros 114 edificios del tipo Antiguo II los cuales fueronconstruidos en las décadas de 1950 y 1960 y poseen elevada vulnerabilidad; 57 de éstos están en laszonas de elevada amenaza sísmica y requieren de inmediata atención.


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a) b)

Figura 5. (a) Escuela del tipo Cajetón derrumbada en el sismo de Cariaco de 1997; (b)Escuela similar.

Daños y pérdidas potenciales en el sistema escolar nacional

Se desarrolló una metodología para la determinación de los efectos en términos de daños y pérdidasde vidas que pueden ocasionar los futuros terremotos en las edificaciones escolares. La metodología sefundamenta en suponer que el edificio escolar se proyectó y construyó en cumplimiento de la normavigente en la época de su construcción, independientemente del lugar de ubicación. Para ello seconsideraron todas las normas nacionales vigentes en algún momento en el país: MOP, 1939; MOP,1947; MOP, 1955; MOP, 1967; COVENIN, 1982 y COVENIN, 2001. Se definieron cuatro estados de dañoen estructuras: leve, moderado, severo y colapso, y se calcularon las probabilidades de alcanzar estadosde daños y de pérdidas que inducen los movimientos sísmicos en edificios escolares construidos endiversas épocas. Para los cálculos se desarrolló un programa computacional denominado CFSEV(Curvas de Fragilidad Sísmica para Escuelas de Venezuela) realizado bajo el ambiente de Visual Basic. La metodología propuesta se evaluó y calibró con las observaciones de campo efectuadas sobre edificiosescolares durante el terremoto de Cariaco de 1997. Los edificios construidos con las normas antiguas sonmás vulnerables que los construidos con las normas modernas. Por ejemplo, una escuela diseñada conla norma 2001 resiste en promedio un sismo que es entre 2 y 4 veces más intenso que una diseñada conla norma de 1955. Para un evento sísmico con una aceleración equivalente (0,30g) a la exigida enCaracas para el diseño de nuevas edificaciones, la probabilidad de alcanzar el estado de daño completode un edificio típico diseñado con las normas de 1939, 1947, 1955, 1967, 1982 es 69, 68, 91, 19 y 7veces mayor que la probabilidad del mismo edificio construido con la norma vigente de 2001 (Coronel etal. 2010; Coronel y López 2009).


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Inspección de edificios escolares

Se desarrolló un instrumento de inspección rápida de edificios escolares a fin de identificar aquellascaracterísticas que más influencian su vulnerabilidad ante los terremotos y se entrenó a un equipo depersonas para llevar a cabo las inspecciones (Marinilli et al., 2010). Atención especial se orientó aidentificar el año de construcción e identificar columnas cortas, plantas débiles y ausencia de planosresistentes en alguna dirección del edificio. Se desarrolló una metodología para asignar índices devulnerabilidad e índices de riesgo a partir de la información recolectada en campo. El índice de riesgo seobtiene combinando el índice de vulnerabilidad con el índice de amenaza y con el índice de poblaciónescolar. El índice de riesgo permite ordenar los edificios inspeccionados y seleccionar aquellos críticosque ameritan ir a una fase posterior de estudios detallados. El instrumento de inspección rápida se aplicóa 289 escuelas distribuidas en todo el país. Como primer criterio de selección se incluyeron todasaquellas que pudiesen ser iguales o similares a las derrumbadas en Cariaco en 1997. Se priorizarontambién las de mayor antigüedad. En una muestra de 55 escuelas de los estados Sucre y Carabobo seencontró que un 50% posee mayor vulnerabilidad que la escuela Valentín Valiente derrumbada enCariaco en 1997.

Evaluación detallada de Edificios Escolares

Se efectuaron estudios detallados de 14 edificios escolares localizados en los Estados Sucre,Carabobo, Aragua y el área metropolitana de Caracas. Para cada uno de ellos se hicieron levantamientosdetallados de sus características a fin de elaborar planos, imágenes y videos. Se midieron y determinaron

las propiedades principales a fin de la validación de los modelos matemáticos que se emplean en elcálculo de la vulnerabilidad. Los periodos naturales, las formas modales y los coeficientes deamortiguamiento de los primeros modos de vibración fueron determinados usando técnicas de respuestadinámica ante vibración ambiental. Se encontraron valores de amortiguamiento entre 2% y 10%. Lasfrecuencias del primer modo varían entre 5,4 y 7,9 Hz, valores relativamente altos debido a lacontribución de los componentes no-estructurales, principalmente las paredes de relleno. Seseleccionaron tres escuelas del Estado Sucre, zona de mayor amenaza del país, para instalaracelerómetros permanentes a fin de registrar sus respuestas ante futuros eventos sísmicos.

Se desarrollaron modelos matemáticos de cada edificio y se investigó el grado de vulnerabilidad decada uno ante los sismos establecidos en la norma nacional mediante técnicas de análisis lineal y análisisno-lineal. En función del nivel de cumplimiento de las normas vigentes, se formularon recomendacionesde refuerzo estructural y adecuación sismorresistente.

Formación de docentes hacia la prevención sísmica

Se dictaron talleres de prevención sísmica en 11 planteles educativos localizados en Caracas y en losEstados Sucre y Aragua (Figura 6). Se incluyen en esa lista los 10 planteles críticos en los cuales sedesarrollaron proyectos de refuerzo sismorresistente. El Taller es una experiencia educativa concaracterísticas formales, es interactivo y participativo, valiéndose de actividades prácticas muy didácticaspara la explicación de los temas. El taller tuvo como fin transmitir a las comunidades vulnerables lainformación científica y las medidas de autoprotección en caso de terremotos, en un lenguaje ameno,sencillo y claro, para que la información fuese accesible a todo tipo de público. El formato empleado para


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dictar los talleres fue el de Formación de Docentes como Entes Multiplicadores en Prevención Sísmica.Este taller suministra estrategias pedagógicas y didácticas que puedan ser usadas como elementos parala reducción de la vulnerabilidad no estructural de la escuela con medidas de sencilla implementación,además de propiciar la organización de la comunidad educativa para dar una oportuna y efectivarespuesta en caso de producirse una emergencia en la escuela.

Figura 6. Ejercicio con estudiantes y formación de docentes hacia la prevención sísmica en escuelas(FUNVISIS).

Desarrollo de un amortiguador sísmico

Se desarrolló una propuesta de disipador de energía para su uso potencial en la protección deescuelas contra la acción de los terremotos (Tovar et al., 2009). Se evaluó analíticamente su utilidad enun edificio escolar de elevada vulnerabilidad. El amortiguador consiste en una caja cerrada dedimensiones 15 cm x 15 cm x 32 cm aproximadamente, construida con planchas de acero, en cuyointerior está contenida una serie de láminas metálicas de muy poco espesor que tienen como funcióndisipar la energía a través de su deformación inelástica por flexión. El dispositivo opera en un rango depequeños desplazamientos de entrepiso haciéndolo ideal para estructuras de baja altura. Es fácil deconstruir debido a su geometría simple y sencilla y de fácil desmontaje y reemplazo luego del sismo. Elmodelo numérico del disipador de energía aplicando el método de los elementos finitos, prediceapropiadamente las zonas de daño del dispositivo, mostrando congruencia con el diseño conceptual delmismo. La evaluación experimental del dispositivo mostró que el comportamiento histerético del disipadores estable. Para el total de ciclos desarrollados en cada ensayo no se registró pérdida de la capacidad dedisipación de energía. El daño observado en el disipador luego de los ensayos realizados fue tal como sehabía previsto en el diseño conceptual. Al insertar el dispositivo propuesto en las estructuras yconfiguraciones investigadas se producen reducciones importantes en la respuesta sísmica.


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Figura 7. Edificio escolar vulnerable a la acción de los sismos.

Figura 8. Refuerzo propuesto de un edificio escolar Módulo Base (Rodríguez 2010)

Actividades de divulgación y formación

Se desarrollaron un conjunto de actividades de formación y divulgación sobre la protección de losedificios escolares ante los terremotos. En particular, 34 estudiantes universitarios iniciaron y culminaron17 Trabajos Especiales de Grado en ingeniería civil enfatizando el aporte de la academia hacia lasolución de los problemas nacionales, se publicaron 10 artículos en revistas y congresos, se dictaron 31charlas, se elaboraron y distribuyeron 1.000 trípticos y 200 afiches, se elaboraron 2 videos y se desarrollóun portal informativo que se encuentra en el servidor de la Fundación Venezolana de InvestigacionesSismológicas(FUNVISIS) en la dirección electrónica http://www.funvisis.gob.ve/proyectoescuela/ .

VViiggaass

MMuurrooss

EEssttrruuccttuurraa

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LINEAMIENTOS PARA UN PROGRAMA NACIONAL DE REDUCCIÓN DEL RIESGO SÍSMICO

El proyecto de microzonificación sísmica de la ciudad de Caracas (FUNVISIS 2009) y el proyecto dereducción del riesgo sísmico en edificaciones escolares (López et al., 2011), entre otros, son esfuerzosque se han realizado en los últimos años a fin de mejorar el conocimiento de la amenaza sísmica de laciudad y proteger los edificios escolares ante los futuros eventos sísmicos. Ambos proyectos han sidodesarrollados con el patrocinio del FONACIT como parte de las nuevas estrategias científico-tecnológicasimpulsadas por el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Industrias Intermedias de Venezuela. Sin embargoresta mucho por hacer si se desea tener ciudades preparadas ante los terremotos.

Se proponen a continuación unos lineamientos para desarrollar un programa nacional de reducción

del riesgo que proteja a la población y a la infraestructura del país de los próximos terremotos. Elprograma contempla tanto el caso de las futuras construcciones como el de las construccionesexistentes.

Construcciones existentes

El objetivo de este subprograma es garantizar la operatividad de la infraestructura necesaria enemergencias: hospitales, edificios de bomberos y protección civil, escuelas, puentes y edificios de asientode los poderes públicos. Visto el volumen y magnitud del problema, el esfuerzo debe priorizar lasconstrucciones antiguas de mayor riesgo. Se priorizan en primer lugar por su ubicación en las zonassísmicas del país, privilegiando aquellas construcciones en las zonas de mayor amenaza, y luego sepriorizarían por su antigüedad reconociendo el mayor riesgo en aquellas construidas antes de 1982 yespecialmente antes de 1967. El proceso de priorización pudiese incorporar visitas de inspección rápida alas edificaciones a fin de recolectar información básica, que pudiesen facilitarse con la incorporación deun número importante de estudiantes universitarios en la ejecución de su servicio comunitario.

En el ámbito de las viviendas, el esfuerzo se debe orientar a establecer los reglamentos municipalesnecesarios bajo el marco de la Ley de Gestión Integral de Riesgos Socionaturales y Tecnológicos, a finde regular y establecer los incentivos ante las comunidades organizadas para evaluar y reforzar lasedificaciones de mayor antigüedad y riesgo. Y en el ámbito de la vivienda popular se generaríanmanuales didácticos para el refuerzo estructural sismorresistente. El éxito de estas acciones sólo sepudiese garantizar con un cambio en la percepción del problema por parte de la población y de lasautoridades, que requiere del uso de medios masivos de comunicación y un amplio programa de difusión

que efectivamente logre generar e implantar una cultura de preparación ante los futuros terremotos.

Construcciones futuras

Se deberán generar las leyes y reglamentos necesarios para una revisión de los aspectosestructurales y sismorresistentes de los proyectos de construcción que se tramitan en las ingenieríasmunicipales, que garantice el cumplimiento estricto de las norma sismorresistente. Estas revisiones queno son exigidas en la vigente Ley Orgánica de Ordenación Urbanística, si lo eran en la ley anterior peroen 1987 se introdujeron cambios que eliminaron estas revisiones impulsados principalmente por lapresión de las grandes empresas constructoras, que se han mantenido hasta hoy. Similarmente, se


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deberá garantizar la aplicación de la norma sismorresistente en todos los entes del estado que serelacionan con la construcción.

Es obvio que estas acciones deberán ir acompañadas de una aplicación estricta de sanciones a losfuncionarios públicos o privados que violan las normas y reglamentos, tanto a los que diseñan yconstruyen como a los que supervisan, inspeccionan y otorgan los permisos reglamentarios. E ir tambiénacompañadas de exigencias de actualización continua de profesionales y de una promoción de la éticaque privilegie la responsabilidad social sobre el beneficio económico en la toma de decisiones,responsabilidad con la gente pero también con el ambiente.

Adicionalmente se deberán revisar y actualizar las normas de diseño y construcción y generar los

mecanismos y reglamentos necesarios a fin de que la comisión de normas tenga carácter permanente ylas evaluaciones sean continuas. Todas las normas y reglamentos deberán ir acompañadas demecanismos de difusión masiva a fin de asegurar su conocimiento por el público, profesionales y entespúblicos y privados.

En el ámbito de la vivienda popular se deberán desarrollar manuales o cartillas de construcciónsismorresistente, muy didácticos, con información más gráfica que escrita, que serán difundidosmasivamente por televisión, en forma impresa y por Internet.

REFERENCIAS

Bonilla R. y Azancot R. Vulnerabilidad Sísmica de Edificaciones Escolares Rurales Tipo R. IXCongreso Venezolano de Sismología e Ingeniería Sísmica. UCV, Caracas, 19 al 22 de mayo de 2009.

Coronel G. y López OA. Curvas de Fragilidad para la Estimación de Daños en EdificacionesEscolares de Venezuela debidos a Terremotos. IX Congreso Venezolano de Sismología e IngenieríaSísmica. UCV, Caracas, 19 al 22 de mayo de 2009.

Coronel D. Gustavo, López Oscar A. y Betancourt Nelson. Desarrollo de una herramienta basada enSIG para la evaluación de daños y pérdidas debidos a terremotos en edificios escolares de Venezuela.CINMENICS 2010, Mérida.

COVENIN, 1982. Edificaciones Antisísmicas. Norma COVENIN 1756:82. Comisión Venezolana deNormas Industriales. Caracas, Venezuela.

COVENIN, 1998. Edificaciones Sismorresistentes. Norma COVENIN 1756-98. Comisión Venezolanade Normas Industriales, Caracas, Venezuela.

COVENIN, 2001. Edificaciones Sismorresistentes. Norma COVENIN 1756:01. Comisión Venezolanade Normas Industriales, Caracas, Venezuela.

COVENIN, 2006. Proyecto y Construcción de Obras en Concreto Estructural. Norma Venezolana1753-2006. FONDONORMA, Agosto 2006, Caracas, Venezuela.

EERI, 2010(a). The Mw 7.0 Haiti Earthquake of January 12, 2010: Report #1. EERI SpecialEarthquake Report- April 2010, Learning from Earthquakes.

EERI, 2010(b). The Mw 7.0 Haiti Earthquake of January 12, 2010: Report #2. EERI SpecialEarthquake Report- May 2010, Learning from Earthquakes.


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17

Fierro E. and Perry C., 2010. Preliminary Reconnaissance Report-12 January 2010 Haiti Earthquake.BFP Engineers, 12pp.

FUNVISIS, 2009. Proyecto de Microzonificación Sísmica en las Ciudades Caracas y Barquisimeto.Proyecto FONACIT No 200400738, Caracas, junio 2009.

Grases J., 2002. Introducción a la Evaluación de la Amenaza Sísmica en Venezuela; Acciones deMitigación. Fundación Pedro Grases, Caracas, 2002.

Hernández J.J., 2009(a). Revisión de la Sismicidad y Modelo Sismogénico para Actualización de lasEvaluaciones de Amenaza Sísmica en la Región Norcentral de Venezuela. IX Congreso Venezolana deSismología e Ingeniería Sísmica, Caracas, 19 al 22 de Mayo de 2009.

Hernández J.J., 2009(b). Confiabilidad Sísmica Estructural de Edificaciones existentes de Caracas.

Proyecto Pensar en Venezuela. Jornadas CIV, Caracas, 18 y 19 de Septiembre de 2009.

IMME, 1998. Evaluación Sismorresistente de las Edificaciones derrumbadas durante el Sismo deCariaco del 09-07-1997. Informe No 2009209, Instituto de Materiales y Modelos Estructurales IMME,Facultad de Ingeniería, Universidad Central de Venezuela, 20 de Agosto de 1998.

López OA, Hernández JJ, Del Re G, Puig J y Espinosa LF, 2007. Reducing Seismic Risk of SchoolBuildings in Venezuela. Earthquake Spectra, Vol. 23, No 4, p 771-790, November 2007.

López O. A., Marinilli A., Bonilla R., Fernández N., Domínguez J., Baloa T., Coronel G., y Vielma R.,2010(a). Evaluación Sismorresistente de Edificios Escolares en Venezuela. Revista de la Facultad deIngeniería de la UCV, Vol. 25, No 4.

López O.A., Marinilli A., Bonilla R., Fernández N., Domínguez J., Coronel G., Rodríguez D., Tenreiro

E. y Vielma R., 2010(b). “Seismic Risk Reduction in Venezuelan Schools”. 9th US National and 10thCanadian Conference on Earthquake Engineering. July 25-29 2010, Toronto, Canada.

Marinilli, N. Fernández, O. A. López y G. Coronel. “Seismic Evaluation of School Buildings inVenezuela”. 9th US National and 10th Canadian Conference on Earthquake Engineering. July 25-292010, Toronto, Canadá.

MOP, 1939. Norma para el Cálculo de Edificios. Ministerio de Obras Públicas, Dirección de Edificios.Caracas, Venezuela.

MOP, 1947. Norma para el Cálculo de Edificios. Ministerio de Obras Públicas, Dirección de Edificios eInstalaciones Industriales. Caracas, Venezuela.

MOP, 1955. Norma para el Cálculo de Edificios. Ministerio de Obras Públicas, Dirección de Edificios e

Instalaciones Industriales. Caracas, Venezuela. MOP, 1967. Norma Provisional para Construcciones Antisísmicas. Ministerio de Obras Públicas,Dirección de Edificios. Caracas, Venezuela.

Rodríguez D., 2010. Adecuación y Reducción del Riesgo Sísmico en una Escuela Tipo Módulo Base.Trabajo Especial de Grado para optar al título de Especialista en Ingeniería Sismorresistente. IMME, FI,Universidad Central de Venezuela.

Tovar C., Marinilli A., Romero J. y López OA. Diseño, Construcción y Evaluación de un Disipador deEnergía Metálico. IX Congreso Venezolano de Sismología e Ingeniería Sísmica. UCV, Caracas, 19 al 22de mayo de 2009.

O. López, Evaluación y Reducción Del Riesgo Sismico en Edifi

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