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Sociedad Mexicana de Ingeniera EstructuralSociedad Mexicana de Ingeniera Estructural

DETERMINACIN DE LA VULNERABILIDAD ELICA DE LA VIVIENDA ECONMICA DE

MAMPOSTERA CON TECHO FLEXIBLE EN EL ESTADO DE YUCATN

Luis Enrique Fernndez Baqueiro1, Jess Alberto Corzo Gutirrez2 y Jorge Luis Varela Rivera1

RESUMEN La pennsula de Yucatn es una zona propensa al embate de huracanes, los cuales causan cuantiosos daos. Entre las edificaciones daadas destacan las viviendas de la poblacin de escasos recursos. El objetivo de este trabajo de investigacin es determinar la vulnerabilidad elica de las viviendas de mampostera de techo flexible. Para este propsito se establecen Estados Bsicos de Dao y Estados Combinados de Dao de la vivienda en estudio, y se determinan sus matrices de dao y fragilidad. Se concluye que el mximo porcentaje de dao de esta vivienda es el 52% del costo total de sta y se presenta a partir de una velocidad de 230 km/h.

ABSTRACT The Yucatan Peninsula is a hurricane prone zone; those hurricanes cause large amount of damage. Among the damaged structures, the houses of poor people are of great interest. The objective of this research work is to determine the wind vulnerability of masonry houses with flexible roof. For this purpose, Basic Damage States and Combine Damage States for those houses are established, and fragility and damage matrices are determined. It is concluded that the maximum damage percentage of this house type is the 52% of its total cost, and that happens at a wind speed of 230 km/h.

INTRODUCCIN Por su ubicacin geogrfica dentro del territorio nacional, el Estado de Yucatn se encuentra en una zona propensa al embate de huracanes. Los daos causados por estos fenmenos meteorolgicos se reflejan en la infraestructura, as como en el medio ambiente del lugar. Los daos provocados a la infraestructura se traducen en prdidas econmicas y en la falta de operacin de la misma (Fernndez Baqueiro et al., 2006). Se ha observado dao estructural en diversos tipos de edificaciones, tales como viviendas, gasolineras, anuncios espectaculares, torres de transmisin de energa elctrica, entre otros. En particular, la vivienda es el principal patrimonio de la poblacin, por lo que existe la responsabilidad social de determinar la vulnerabilidad de las viviendas pertenecientes a las familias de bajos recursos econmicos. Los estudios de vulnerabilidad elica de edificaciones tienen diversas aplicaciones, tales como proporcionar elementos para la aplicacin de programas de reforzamiento de las viviendas ms vulnerables con el propsito de disminuir los gastos de reconstruccin, estimar las prdidas econmicas de los daos que un huracn ocasiona a su paso, entre otras. Las viviendas econmicas del Estado de Yucatn se pueden clasificar como (Varela et al., 2006): Casa de mampostera. Este tipo de unidad de vivienda se encuentra en zonas urbanas y ocasionalmente en

zonas rurales del Estado. Su uso es para casa-habitacin de inters social y edificaciones en general. La planta es rectangular y su estructuracin es la siguiente: (a) la cimentacin es de mampostera de piedras

1 Profesor del Cuerpo Acadmico de Estructuras y Materiales. Facultad de Ingeniera, Universidad

Autnoma de Yucatn. Av. Industrias No Contaminantes por Anillo Perifrico Norte s/n. A. P. 150 Cordemex, Mrida, Yucatn, Mxico. Tel: (999) 930-05-50, Ext. 1021 y 1074; Fax: (999) 930-05-59. Correo electrnico: luis.fernandez@uady.mx, vrivera@uady.mx

2 Anteriormente: Estudiante de la Maestra en Ingeniera opcin Estructuras de la Facultad de Ingeniera,

Universidad Autnoma de Yucatn. Correo electrnico: inge_corzo@hotmail.com

XVII Congreso Nacional de Ingeniera Estructural Len, Guanajuato 2010.

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naturales, (b) los muros son de bloques huecos de concreto confinados en su periferia con castillos y dalas de concreto reforzado, (c) el techo se construye con viguetas prefabricadas de concreto pretensado y bovedillas huecas de concreto cubierta con una capa superior de concreto.

Casa de mampostera de piedras naturales. Este tipo de unidad de vivienda se encuentra nicamente en zonas urbanas del Estado de Yucatn. La planta es rectangular y su estructuracin es la siguiente: (a) la cimentacin y los muros son de mampostera de piedras naturales, (b) los techos estn construidos con viguetas de madera o acero estructural que soportan una losa formada con piedras acomodadas y unidas con mortero de cal - sahcab.

Casa de mampostera con techo flexible. Este tipo de unidad de vivienda se encuentra en reas marginadas de zonas urbanas y rurales del Estado de Yucatn. Su uso es generalmente para casa habitacin de la poblacin de escasos recursos y en algunos casos para bodegas. La vivienda tiene una configuracin rectangular y su estructuracin es la siguiente: (a) la cimentacin es de mampostera de piedras naturales, (b) los muros son de bloques huecos de concreto, confinados en los extremos con castillos de concreto reforzado, (c) el techo se construye con viguetas de madera o perfiles de acero y lminas galvanizadas, (d) el nmero y las dimensiones de las aberturas son muy variables.

Casa de cartn. Este tipo de construccin se presenta en todo el Estado de Yucatn, particularmente en las zonas marginadas urbanas y rurales. Tiene una configuracin rectangular en su planta y sus caractersticas estructurales son: (a) la estructura est constituida con marcos de madera, (b) los muros y los techos son fabricados con rollizos y reglas de madera de la regin junto con lminas de cartn, (c) los rollizos de los marcos estn empotrados directamente en el suelo, (d) las uniones entre los rollizos se realizan con alambre recocido y clavos, (e) las lminas se fijan con clavos a las reglas de madera que apoyan sobre los rollizos.

Casa maya. Este tipo de unidad de vivienda generalmente es usada en zonas rurales del Estado de Yucatn. El uso de la estructura es para casa habitacin de la poblacin de escasos recursos. Tiene una configuracin elptica en su planta y sus caractersticas estructurales son: (a) la estructura principal est formada por cuatro rollizos de madera llamados horcones, los cuales estn empotrados en el suelo, (b) los muros son de mampostera de piedras naturales o de bajareque, (c) el techo tpicamente se construye con rollizos de madera cubiertos con material vegetal conocido como huano o paja para la cubierta.

De los cinco tipos de viviendas econmicas, las ltimas tres son las ms susceptibles de presentar daos ante vientos huracanados. En este estudio se selecciona la casa de mampostera con techo flexible para determinar su vulnerabilidad ante la accin de vientos huracanados. Existe en la literatura tcnica una gran cantidad de estudios sobre vulnerabilidad ssmica de edificaciones, mientras que los estudios sobre vulnerabilidad elica de edificaciones son escasos. Sin embargo, en los ltimos aos ha surgido la necesidad de incursionar con mayor inters en el estudio de la vulnerabilidad elica de edificaciones debido a que los ciclones tropicales han aparecido con mayor frecuencia y con mayores efectos destructivos en distintas partes del planeta. En los Estados Unidos de Amrica, por ejemplo, los ciclones tropicales son uno de los riesgos naturales ms costosos en cuanto a dao total, por encima de los terremotos, Landsea et al. (1999). De acuerdo con las estadsticas publicadas por el Grupo Munich en el ao 2001, los ciclones tropicales fueron responsables del 55% de los $36 mil millones de dlares en prdidas econmicas y 88% de $11.5 mil millones en prdidas en propiedades aseguradas debido a la combinacin de todos los desastres naturales a nivel mundial. Destaca entre los estudios de vulnerabilidad elica de edificaciones el trabajo de investigacin realizado por Pinelli et al. (2004), en el cual se describe el marco conceptual para el desarrollo de un modelo probabilstico para estimar el dao que producira un huracn sobre estructuras residenciales en el Estado de Florida, Estados Unidos de Amrica. En dicho trabajo se define el trmino vulnerabilidad, en un contexto de ingeniera elica, como la medida de la susceptibilidad al dao, expresada como una funcin de la velocidad del viento. Esta es la definicin del trmino vulnerabilidad que se emplea en este trabajo de investigacin. El modelo de vulnerabilidad elica presentado por Pinelli et al. (2004) contempla el establecimiento de Estados Bsicos de Dao, la generacin de una matriz de fragilidad, el empleo de las probabilidades de ocurrencia de los Estados Bsicos de Dao en la determinacin de la probabilidad de ocurrencia de los Estados Combinados de Dao mediante el concepto de probabilidad condicional y la generacin de matrices de dao, el clculo del factor denominado razn de dao en funcin de la razn del costo de reemplazamiento de los Estados Combinados de Dao y el costo total de la edificacin.

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METODOLOGA

En esta seccin se presenta la metodologa desarrollada en este trabajo de investigacin para determinar la vulnerabilidad elica de las viviendas econmicas de mampostera con techo flexible del Estado de Yucatn (Corzo, 2010): 1. Identificar las caractersticas arquitectnicas y estructurales de las viviendas. Para este estudio se

establecieron las dimensiones y la geometra de una vivienda tipo, con base en los resultados obtenidos de visitas de campo realizadas a los municipios de Mrida y Umn. En la Figura 1 se presenta una vivienda econmica de mampostera con techo flexible. En las Figuras 2 y 3 se presenta el plano arquitectnico e isomtrico de este tipo de vivienda, respectivamente.

Figura 1 Casa de mampostera con techo flexible

Figura 2 Planta Arquitectnica de una casa tipo de mampostera con tec