CIUDAD DE MÉXICO, AGOSTO DE 2020
EVALUACIÓN DE INMUEBLES
Tipos y niveles de daños generados por sismos en edificaciones
M.I. Felipe Bennetts Toledo
Colapso Hospital Juárez, se perdieron 536 camas y la vida de 561 personas, durante el terremoto de México de 1985
¿Aprendimos la lección?
Pérdidas económicas debido a los sismos de 1999
Vivienda
Escuelas
Hospitales
Monumentos
históricos
Caminos
Energía
Tehuacán, Mw = 7
Total = 150 M USD
Oaxaca, Mw = 7.5
Total = 150 M USD
Se puede pensar que el daño en edificaciones de hospitales es “pequeño” o “bajo”,
pero el daño en hospitales NO DEBE EXISTIR, ya que cualquier nivel de daño genera
el desalojo e imposibilita el uso de las instalaciones.
Hospital de Traumatología y Ortopedia en Puebla. Sismo de 1999. Daños en elementos no estructurales y contenidos
Referencia de fotos: CENAPRED
• COMPORTAMIENTO DE EDIFICACIONES VITALES
Aprendizaje y áreas de oportunidad
• EVALUACIÓN DE LA VULNERABILIDAD ESTRUCTURAL DE EDIFICACIONES
EXISTENTES ANTE UN SISMO POSTULADO Y SEGURIDAD ESTRUCTURAL POST-
SISMO
Utilidad para asegurar la preservación de la vida
¿Quiénes deben ser los responsables de realizarlas?
¿Hasta donde la atribución y responsabilidad de la autoridad en
relación con un resultado desfavorable?
TEMAS GENERALES
COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL INADECUADO
Acortamiento de columnas
Edificio de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Tohoku
Sismo de Miyagi-oki, 1968
Fotos: cortesía de Prof. Kikuchi K.
Sismo del DF, 1985
Concentración de masas en pisos superiores
CORTANTE Y CAPACIDAD A DEFORMACIÓN
Falla de conexiones viga-columna
Cortante en trabes
Adherencia en columnas
Cortante en columnas
Cortante en columnas
Sismo de Michoacán, 1985
Efecto del sismo en las edificaciones
Estructura de mampostería en unidad habitacional, Puebla 1999
Edificación patrocinada por institución Pública Federal
Inadecuadamente supervisada
-Proceso de deslinde de responsabilidades incierto
-Posibilidad de demanda a la federación
Estructuración inadecuada
Estructuración inadecuada
Probable problema de supervisión
Probable problema de supervisión
¿Piso suave?
¿Piso suave?
Probable problema de supervisión, choque entre
edificios contiguos
AA
BB
CC
CC
DD
BB
CCBB
DD
AA
CC
AA
BB
CC
CC
DD
BB
CCBB
DD
AA
CCReglamento de Baja California, 1992 Manual de diseño por sismo CFE, 1993
El caso de Mexicali, movimiento del terreno y peligro sísmico
El caso de Mexicali, movimiento del terreno y peligro sísmico
Franja de aceleraciones máximas probables (USGS)
Suelo Tipo I
ESTADO ACTUAL (UN EJEMPLO)
La figura presenta aspectos gráficos, claros y sencillos de la Norma Técnica Complementaria para Diseño de Edificaciones de Mampostería en el Distrito Federal (2004)
se
pa
ració
n
de
da
las
castillos en intersección
de muros (5.1.1.a)
castillos en
extremos de muros
e intersecciones
PLANTA
dala en todo
extremo de muro
y a una distancia
no mayor de 3 m
(5.1.1.b)
separación
de castillos
4 m
1.5H
H
t 30 (5.1.4)
(5.1.1.b)
refuerzo en el
perímetro de
aberturas(5.1.3)
H
t 100 mm (5.1.4)
3 m
dala en pretiles
500 mm
(5.1.1.b)
losa
castillos en
pretiles(5.1.1.a)
se
pa
ració
n
de
da
las
castillos en intersección
de muros (5.1.1.a)
castillos en
extremos de muros
e intersecciones
PLANTA
dala en todo
extremo de muro
y a una distancia
no mayor de 3 m
(5.1.1.b)
separación
de castillos
4 m
1.5H
H
t 30 (5.1.4)
(5.1.1.b)
refuerzo en el
perímetro de
aberturas(5.1.3)
H
t 100 mm (5.1.4)
3 m
dala en pretiles
500 mm
(5.1.1.b)
losa
castillos en
pretiles(5.1.1.a)
El caso de Mexicali, comportamiento de edificación formal
¿Existe una normatividad?
Articulación plástica por flexión y cortante en trabe
Mecanismo de articulación plástica en trabe
(por flexión)
Sismo Turquía, 1999
Volteo por falla de cimentación
El caso de Chile, comportamiento de edificación informal
CARACTERÍSTICAS Y DAÑO
¿QUÉ PASÓ EL 19/09/2017?
Espectros de respuesta por canales Norte (N) y Este (E), del sismo del 19 de septiembre,
registrados en las estaciones del CENAPRED ubicadas en la CDMX y su comparación con
el reglamento RCDF-2004 Zonas I y II, cuerpo principal y las NTC- Apéndice A (Ts = 1.0 s)
Estación IMP (Zona II) Estación COYOACÁN (Zona II)
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
Sa/g
Periodo (seg)
17/09/19 CYK2-E
17/09/19 CYK2-N
RCDF 2004 Zona I
RCDF 2004 Zona II
NTC-RCDF 2004 APÉNDICE "A"
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
Sa
/g
Periodo (seg)
17/09/19 IMP-E
17/09/19 IMP-N
RCDF 2004 Zona I
RCDF 2004 Zona II
NTC-RCDF 2004 APÉNDICE "A"
Cabe destacar que los electros de diseño están conformados con información de diferentes
fuentes. En este caso solo se compara respecto al evento del 19 de septiembre.
CARACTERÍSTICAS Y DAÑO
Ciudad de México, Septiembre 2017
¿El daño severo y colapso, se debió a insuficiencia de las normas?
Algunos datos estadísticos comparativose ilustrativos
Configuración
estructural
Casos (% de los edificios con daño severo y colapso)
Sismo 19/09/1985 Sismo 19/09/2017
Edificio en esquina 42 % 38 %
Irregularidades en planta o
elevación15 % 19 %
Planta baja flexible 8 % 50 %
Golpeteo o choque 15 % 3 %
Fuentes: Sismo 1985, Roberto Meli Piralla
Sismo 2017, Sergio Alcocer
EVALUACIÓN DE LA SEGURIDAD ESTRUCTURAL
Daño en columnas de concreto reforzado
AdherenciaCortante
Porcompresión
Agrietamientos:Forma, distribuciónCantidadAncho de grieta
Flexión
Tipos de daño
EVALUACIÓN DE LA SEGURIDAD ESTRUCTURAL
Daño en vigas de concreto reforzado
AdherenciaCortante
Agrietamientos:Forma, distribuciónCantidadAncho de grieta
Flexión
Tipos de daño
EVALUACIÓN DE LA SEGURIDAD ESTRUCTURAL
Niveles de daño
Clasificación de daño
I II III IV V
Carga lateral
Carga vertical
Se mantiene
Se mantiene
Pérdida
Pérdida
DeterioradoC
apac
idad
d
e ca
rga
Deflexión
Pandeo de las barras de refuerzo y desprendimiento
del concreto de recubrimiento
Inicia la falla del concreto en compresiónFluencia de las
barras en tensión
Agrietamiento
PLANTA
Elementos de comportamiento dúctil (a flexión):• Vigas y columnas bien diseñadas
EVALUACIÓN DE LA SEGURIDAD ESTRUCTURAL
Elementos de comportamiento dúctil (a flexión):• Vigas y columnas bien diseñadas
Clasificación Daño observable en elementos estructurales
I Algunas grietas < 0.5 mm
II Grietas de 0.5 a 1 mm
IIIAgrietamiento severo, 1 a 5 mmAlgún desprendimiento de concreto
IVMucho agrietamiento severo, grietas > 5 mmBarras expuestas (desprendimiento de concreto)
VPandeo del refuerzo, aplastamiento del concretoDeformación vertical en columnas / murosAcero expuesto por flexión. Fractura de barras
Niveles de daño
EVALUACIÓN DE LA SEGURIDAD ESTRUCTURAL
Niveles de daño
I II III IV V
Se mantiene
Se mantiene
Pérdida
Pérdida
Deteriorado
Agrietamiento
Falla del concreto del recubrimiento. Expansión de
grietas de cortante
Pandeo y/o falla de las barras de
refuerzo
Clasificación de daño
Carga lateral
Carga vertical
Cap
acid
ad
de
carg
a
DeflexiónPLANTA
Elementos de comportamiento frágil (por cortante):• Muros, vigas peraltadas, columnas mal diseñadas
EVALUACIÓN DE LA SEGURIDAD ESTRUCTURAL
Elementos de comportamiento frágil (por cortante):• Muros, vigas peraltadas, columnas mal diseñadas
Clasificación Daño observable en elementos estructurales
I Algunas grietas < 0.2 mm
II Grietas de 0.2 a 1 mm
IIIAgrietamiento severo, 1 a 2 mmAlgún desprendimiento de concreto
IVMucho agrietamiento severo, grietas > 2 mmBarras expuestas (desprendimiento de concreto)
VPandeo del refuerzo, aplastamiento del concretoDeformación vertical en columnas / murosAcero expuesto por cortante y flexión. Fractura barras
Niveles de daño
EVALUACIÓN DE LA SEGURIDAD ESTRUCTURAL
Movimiento suelo - edificio
EVALUACIÓN DE LA SEGURIDAD ESTRUCTURAL
Movimiento suelo - edificio
Daño local nivel V
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0 1 2 3 4 5
Periodo de la estructura
Ord
en
ad
a e
sp
ectr
al
de d
iseñ
o
N-1942
N-1966(min)
N-1966(max)
N-1976
N-1985E-1987
2
T=1
C=0.23C=0.36
3
Caso 1
D = 0.06RME = 0.10RME > D Sin daño, daño ligerosin colapso
Caso 2
D = 0.36RME = 0.24RME < D Daño severo
con posiblecolapso
Caso 3
D = 0.23RME = 0.24RME > D Daño ligero a medio sin colapso
Sitio de estudio
T0.2
T0.8
Edificios construidos en 1978
Características del sistema expuesto
Escenario - peligroResistencia - diseño
Conclusión
T=0
C=0.06
C=0.14
1
1 2 3
3
1
2
Procedimiento simplificado de evaluación de vulnerabilidad de edificios existentes
Las evaluaciones de PC ¿son suficientes?
¿LO PUEDE HACER CUALQUIER
CIUDADANO?
¿QUIEN LO DEBE HACER?
¿La evaluación inmediata es necesaria?, ¿resulta suficiente?
Caso real (post-sismo)
Aproximadamente una hora después del movimiento
¿Cómo reducir o mitigar integralmente el riesgo?
- Identificar zonas de riesgo
- Análisis detallado de edificaciones vulnerables
- Esquemas de refuerzo
- Reglamentos de construcción
- La autoridad debe tener conciencia de la necesidad de
contar con cuadros técnicos (ingenieros) bien
remunerados que permitan garantizar la aplicación de
las medidas adoptadas en los puntos anteriores
Estructura tridimensional, original
Estructura tridimensional, reforzada
Envolvente de la respuesta para los modelos original
y reforzado
Comentarios finales
Atención de la emergencia:
• Protocolización y sistematización de los procesos de evaluación post-
evento
• Necesidad de contar con cuadros de profesionales calificados en
procedimientos de evaluación de vulnerabilidad y seguridad estructural
Actividades de prevención:
• Necesidad de contar con profesionales calificados en relación con el
Reglamento de Construcción y sus Normas Técnicas Complementarias,
dentro de las instancias públicas (servidores públicos o entes
coadyuvantes)
• Herramientas para que la autoridad obligue a revisión y refuerzo de
edificaciones potencialmente vulnerables, aunque no hayan mostrado
daño evidente
Existencia y uso adecuado del reglamento =
= Reducción de la vulnerabilidad
(mitigación del riesgo) =
= Migración a una sociedad resiliente
Riesgos EstructuralesM. I. Felipe Bennetts [email protected]
www.cenapred.unam.mx
MAYOR INFORMACIÓN: