10. ADAPTACION DEL METODO DEL INDICE DE VULNERABILIDAD

 

 

 

 

Para adaptar el método del Indice de Vulnerabilidad a la ciudad de Cali y particularmente al barrio Cuarto de Legua se plantearon tres preguntas específicas:

 

1.     ¿Los 11 parámetros planteados por el método del índice de vulnerabilidad son suficientes para evaluar la vulnerabilidad sísmica de las viviendas de 1 y 2 pisos del barrio Cuarto de Legua?

2.     ¿El coeficiente de peso Wi que tiene cada uno de los 11 parámetros del método del índice de vulnerabilidad refleja realmente la importancia de cada uno de los parámetros dentro del sistema resistente de las viviendas de 1 y 2 pisos del barrio Cuarto de Legua?

3.     ¿Las instrucciones que presenta el método del índice de vulnerabilidad para asignar una de las clases A, B, C, D de cada parámetro necesitan adaptarse o se pueden dejar igual que en el método original?

 

 

10.1  parametros planteados para UTILIZAr el metodo

 

 

El método del índice de vulnerabilidad plantea como bien se explica en el numeral 6.6.2.7, 11 parámetros para evaluar la vulnerabilidad sísmica de viviendas de mampostería.  Con el objetivo de determinar si estos 11 parámetros eran suficientes para realizar dicha evaluación en las viviendas del barrio Cuarto de Legua, se comparó con lo que la AIS propone en la referencia [6] y que fue repetido en el numeral 6.6.2.9, para viviendas de mampostería.

 

Acogiendo ciertas adaptaciones a las clases de algunos parámetros, como bien se mostrará en el subcapítulo 10.3, se pudo observar que casi en su totalidad, el método del índice de vulnerabilidad satisfacía las exigencias de la AIS para estudios de vulnerabilidad sísmica en viviendas de mampostería.  En la Tabla 10.1 se muestran los parámetros análogos encontrados entre lo exigido por la AIS y lo presentado por el método del índice de vulnerabilidad.

 

COMPONENTE PROPUESTO POR LA AIS

PARÁMETRO ANÁLOGO DEL IV:

(una vez efectuadas las adaptaciones)

ASPECTOS GEOMÉTRICOS

 

-        Irregularidad en planta de la edificación.

6. Configuración en planta.

-        Cantidad de muros en las dos direcciones.

8. Distancia máxima entre los muros.

-        Irregularidad en altura.

7. Configuración en elevación.

ASPECTOS CONSTRUCTIVOS

 

-        Calidad de las juntas de pega en mortero.

2. Calidad del sistema resistente.

-        Tipo y disposición de las unidades de mampostería.

2. Calidad del sistema resistente.

-        Calidad de las juntas de los materiales.

2. Calidad del sistema resistente.

ASPECTOS ESTRUCTURALES

 

-        Muros confinados y reforzados.

1. Organización del sistema resistente.

-        Detalles de columnas y vigas de confinamiento.

--------------------------------------------------------------------

-        Vigas de amarre o corona.

9. Tipo de cubierta.

-        Características de las aberturas.

--------------------------------------------------------------------

-        Entrepiso.

5. Diafragma horizontales.

-        Amarre de cubiertas.

9. Tipo de cubierta.

CIMENTACIÓN

--------------------------------------------------------------------

SUELOS

3. Resistencia convencional.

ENTORNO

4. Posición del edificio y cimentación.

Tabla 10.1:

Comparación entre los parámetros propuestos por la AIS y los propuestos por el Indice de Vulnerabilidad.

 

Se pudo reparar que únicamente 3 componentes del método de la AIS no estaban amparados dentro de los parámetros propuestos por el método del índice de vulnerabilidad, los restantes de una u otra forma, tenían un parámetro análogo en la metodología italiana.

Con respecto al componente Detalles de Columnas y Vigas de Confinamiento, los autores plantearon que a pesar de ser un parámetro importante dentro de la vivienda, era difícil de obtener su valor en una visita rápida de la edificación, tal como se practican las visitas en los VSG, y por lo tanto, consideraron acertado obviar este componente planteado por la AIS en el presente estudio.

 

Los autores entendieron que el componente Características de las Aberturas tiene influencia en la resistencia al corte del muro:  entre mayor fuera la vulnerabilidad de este componente menor sería la resistencia al corte del muro.  Sin embargo, dichas aberturas estaban implícitas dentro del parámetro 3 del método del índice de vulnerabilidad Resistencia Convencional por lo que este componente propuesto por la AIS también fue obviado.

 

Finalmente, el componente Cimentación se encontró como la característica más difícil de obtener como información básica de la vivienda por lo que no se puede ver a simple vista.  Sin embargo, por la importancia que este parámetro tiene dentro de la vulnerabilidad sísmica de la vivienda, el ingeniero de suelos Germán Villafañe comentó que sería enriquecedor para la metodología, involucrar este nuevo parámetro y asumir la cimentación de las viviendas de acuerdo con el año de su construcción.  Para tal efecto se involucró este componente dentro del parámetro 4 del método del índice de vulnerabilidad ampliando un poco los alcances de las clases A, B, C, D de mismo.

 

Consecuentemente no se adicionó ningún parámetro nuevo al método original del índice de vulnerabilidad, simplemente se modificaron los ya propuestos para enriquecer el trabajo.  En la Tabla 10.2 se presentan todos los parámetros que se tuvieron en cuenta para este estudio.

 

Parámetros

1. Organización del sistema resistente.

2. Calidad del sistema resistente.

3. Resistencia convencional.

4. Posición del edificio y suelos.

5. Diafragma horizontales.

6. Configuración en planta.

7. Configuración en elevación.

8. Distancia máxima entre los muros.

9. Tipo de cubierta.

10. Elementos no estructurales.

11. Estado de conservación.

Tabla 10.2:

Parámetros utilizados en este estudio para el método del índice de vulnerabilidad.

 

 

10.2  peso de los PARÁMETROS planteados

 

 

Para determinar si el peso de cada parámetro presentado por el método original del índice de vulnerabilidad era el adecuado para utilizarse en Cali, se realizó una encuesta entre 15 ingenieros estructurales de la ciudad de tal manera que se definiera un peso adecuado para cada parámetro de acuerdo a su importancia dentro de la vulnerabilidad sísmica de las viviendas de 1 y 2 pisos.

 

El formato de la encuesta se puede observar en el Anexo 3 y los ingenieros encuestados para este trabajo se pueden identificar el la Tabla 10.3.

 

1.  Ing. Diego Rengifo

2.  Ing. Germán Andrés Posso

3.  Ing. Gilberto Areiza

4.  Ing. Gilberto Gómez

5.  Ing. Gustavo Vargas

6.  Ing. Harold Cárdenas

7.  Ing. Hector Posso

8.  Ing. Johanio Marulanda

9.  Ing. José J. Martínez

10. Ing. José Villar

11. Ing. Juan Raúl Solarte

12. Ing. Patricia Guerrero

13. Ing. Ricardo Ramírez

14. Ing. Roberto Caicedo Douat

15. Ing. Sandra Cano

Tabla 10.3:

Ingenieros encuestados para definir los pesos de los parámetros del método del índice de vulnerabilidad.

 

Los resultados de la encuesta se encuentran en la Tabla 10.4 donde se presenta el orden de importancia de los parámetros según los ingenieros encuestados, calificando con el número 1 al parámetro más importante y con el número 11 al menos importante.

 

Parámetro

Imp.

1. Organización del sistema resistente

1

2. Calidad del sistema resistente

5

3. Resistencia convencional

4

4. Posición edificio y cimentación

7

5. Diafragmas horizontales

2

6. Configuración en planta

3

7. Configuración en elevación

6

8. Distancia máxima entre muros

8

9. Tipo de cubierta

9

10. Elementos no estructurales

11

11. Estado de conservación

10

Tabla 10.4:

Orden de importancia de los once parámetros según los ingenieros encuestados.

 

Por lo tanto la Tabla 6.9 se modifica para este trabajo tal como lo muestra la Tabla 10.5 y la Ecuación 6.66 no sufre ningún cambio manteniendo su escala continua de valores desde 0 hasta 382.5.

Parámetros

Clase Ki

Peso Wi

A

B

C

D

1. Organización del sistema resistente.

0

5

20

45

1.50

2. Calidad del sistema resistente.

0

5

25

45

1.00

3. Resistencia convencional.

0

5

25

45

1.00

4. Posición del edificio y cimentación.

0

5

25

45

0.75

5. Diafragma horizontales.

0

5

15

45

1.00

6. Configuración en planta.

0

5

25

45

1.00

7. Configuración en elevación.

0

5

25

45

1.00

8. Distancia máxima entre los muros.

0

5

25

45

0.50

9. Tipo de cubierta.

0

15

25

45

0.25

10. Elementos no estructurales.

0

0

25

45

0.25

11. Estado de conservación.

0

5

25

45

0.25

Tabla 10.5:

Escala de vulnerabilidad modificada.

 

 

10.3  ASIGNACION DE CLASES A, B, C, D PARA CADA PARAMETRO

 

 

Para asignar las clases A, B, C, D a cada uno de los parámetros de la metodología se tuvo en cuenta lo expuesto en el numeral 6.6.2.7, lo presentado en el numeral 6.6.2.9, consultas a ingenieros, revisión de estudios anteriores, la información de la oficina de Catastro Municipal y visitas de campo.

 

A continuación se exponen las clases A, B, C, D, modificadas, ampliadas u originales de cada uno de los once parámetros ya definidos en el numeral 6.6.2.7.

 

1.     Organización del sistema resistente

 

A)   Edificio que presenta en todas las plantas, vigas y columnas de amarre como lo recomiendan las Normas Colombianas de Diseño y Construcción Sismo Resistente NSR-98, o del Código Colombiano de Construcciones Sismo Resistentes CCCSR-84.

B)    Edificio que presenta, en todas las plantas, conexiones realizadas mediante vigas de amarre.

C)   Edificio que, por no presentar vigas de amarre en todas las plantas. Está constituido únicamente por paredes ortogonales bien ligadas.

D)   Edificio con paredes ortogonales no ligadas.

 

2.     Calidad del sistema resistente

 

A)   El sistema resistente del edificio presenta las siguientes tres características:

1.      Mampostería en ladrillo de buena calidad con piezas homogéneas y de dimensiones constantes por toda la extensión del muro.

2.      Presencia de trabazón entre las unidades de mampostería.

3.      Mortero de buena calidad con espesor de la mayoría de las pegas entre 0.7 y 1.3 cm.

B)    El sistema resistente del edificio no presenta una de las características de la clase A.

C)   El sistema resistente del edificio no presenta dos de las características de la clase A.

D)   El sistema resistente del edificio no presenta ninguna de las características de la clase A.

 

 

 

3.     Resistencia convencional

 

Para completar este parámetro se decidió utilizar la metodología propuesta por Hurtado y Cardona [27] ya expuesta en el numeral 6.6.2.8.  Esta metodología ya había sido implementada en la ciudad de Cali en el trabajo de la ingeniera Ana Campos [25] y al comparar los resultados obtenidos por los cálculos que propone el método original del índice de vulnerabilidad con los del método de Hurtado y Cardona se observó que son muy similares.

 

Por lo anterior se decidió aplicar el método desarrollado en Colombia y ya practicado en Cali, con la única variante, que se determinó escoger la clase no por el factor a, como acontece en el método del índice de vulnerabilidad, sino por la demanda de ductilidad, DD, que es el inverso de a.

 

Como aclaración se menciona que el coeficiente sísmico exigido CSE que plantea el método es el valor del espectro de aceleraciones de diseño para un período de vibración dado Sa de las NSR-98.  Las clases escogidas para utilizarse en esta adaptación son las siguientes:

 

A)   DD < 0.50Ro.

B)    0.50Ro £ DD < 1.0Ro.

C)   1.0Ro £ DD < 1.5Ro.

D)   1.5Ro £ DD.

 

4.     Posición del edificio y de la cimentación

 

A)   Edificio cimentado sobre terreno estable con pendiente inferior o igual al 10%.  La fundación está ubicada a una misma cota y está conformada por vigas corridas en concreto reforzado bajo los muros estructurales conformando anillos amarrados.  Ausencia de empuje no equilibrado debido a un terraplén.

B)    Edificio cimentado sobre roca con pendiente comprendida entre un 10% y un 30% o sobre terreno suelto con pendiente comprendida entre un 10% y un 20%.  La diferencia máxima entre las cotas de la fundación es inferior a 1 metro y la cimentación no cuenta con anillos amarrados pero sí con vigas de concreto.  Ausencia de empuje no equilibrado debido a un terraplén.

C)   Edificio cimentado sobre terreno suelto con pendiente comprendida entre un 20% y un 30% o sobre terreno rocoso con pendiente comprendida entre un  30% y un 50%.  La diferencia máxima entre las cotas de la fundación es inferior a 1 metro y la cimentación no cuenta con anillos amarrados ni vigas de concreto.  Presencia de empuje no equilibrado debido a un terraplén.

D)   Edificio cimentado sobre terreno suelto con pendiente mayor al 30% o sobre terreno rocoso con pendiente mayor al 50%.  La diferencia máxima entre las cotas de la fundación es superior a 1 metro.  Presencia de empuje no equilibrado debido a un terraplén.

 

 

 

5.     Diafragmas horizontales

 

A)   Edificio con diafragmas que satisfacen las condiciones:

1.      Ausencia de planos a desnivel y las placas son de concreto.

2.      La deformabilidad del diafragma es despreciable.

3.      La conexión entre el diafragma y los muros es eficaz.

B)    Edificio con diafragma como los de la clase A, pero que no cumplen con una de las condiciones pasadas.

C)   Edificio con diafragmas como los de la clase A, pero que no cumplen con dos de las condiciones pasadas.

D)   Edificio cuyos diafragmas no cumplen ninguna de las tres condiciones.

 

6.     Configuración en planta

 

Adicional a las configuraciones irregulares presentadas por el método del índice de vulnerabilidad, se resolvió agregar cuatro nuevas irregularidades en planta que esta metodología no contempla y que las NSR-98 sí lo hace.

 

La Figura 10.1 muestra estas cuatro nuevas configuraciones que corresponden a las irregularidades en planta Tipo 3P, 4P y 5P de las NSR-98 [5].

 

Y las clases de los parámetros se definieron de la siguiente manera:

 

A)   Edificio con  b1   ³  0.8   ó   b2  £  0.1.

B)    Edificio con  0.8 > b1   ³  0.6   ó   0.1 <  b2   £  0.2.

C)   Edificio con  0.6 > b1   ³  0.4   ó   0.2 <  b2   £  0.3 o se presenta la irregularidad 3P ó 5P tal como se muestra en la Figura 10.1.

D)   Edificio con  0.4 > b1    ó   0.3 <  b2  o se presenta la irregularidad 4P tal como se muestra en la Figura 10.1.

 

Figura 10.1:

Irregularidades en planta adicionadas al método del índice de vulnerabilidad.

 

 

 

7.     Configuración en elevación

 

Para distinguir las clases de este parámetro, se contó con el dato de área construida de cada vivienda por cada uno de sus pisos, información encontrada en las fichas catastrales de la oficina de Catastro Municipal.

 

Se asumió que la densidad de muros del segundo piso era un 35% mayor que la densidad de muros del primer piso (para el caso de casas de 2 pisos) por tener este último, por lo general, menos divisiones.  Consecuentemente se corrigieron las fórmulas originales del método como sigue:

 

A)   Edificio con

B)    Edificio con

C)   Edificio con

D)   Edificio con

 

8.     Distancia máxima entre los muros

 

A)   Edificio con L/S < 15.

B)    Edificio con 15 £ L/S < 18.

C)   Edificio con 18 £ L/S < 25.

D)   Edificio con L/S ³ 25.

 

9.     Tipo de cubierta

 

A)   El edificio presenta las siguientes características:

1.      Cubierta estable debidamente amarrada a los muros con conexiones adecuadas como tornillos o alambres, que garanticen un comportamiento de diafragma rígido.

2.      Provisto de arriostramiento en las vigas y distancia entre vigas no muy grande.

3.      Cubierta plana y liviana, debidamente amarrada y apoyada a la estructura de cubierta.

B)    Edificio que no cumple una de las características presentadas en la clase A.

C)   Edificio que no cumple dos de las características presentadas en la clase A.

D)   Edificio que no cumple ninguna de las características presentadas en la clase A.

 

10. Elementos no estructurales

 

Se tiene en cuenta con este parámetro la presencia de cornisas, parapetos, tanque de agua o cualquier elemento no estructural que pueda causar daño a personas o cosas.  Se trata de un parámetro secundario, para fines de la evaluación de la vulnerabilidad, por lo cual no se hace ninguna distinción entre las dos primeras clases.  Se reporta una de las clases:

 

A)   Edificio sin cornisas y sin parapetos.  Edificio con cornisas bien conectadas  a la pared, con tanques de agua de pequeña dimensión y de peso modesto.  Edificio cuyo balcón forma parte integrante de la estructura de los diafragmas.  Edificio con elementos de pequeña dimensión bien vinculados a la pared.

B)    Edificio sin cornisas y sin parapetos.  Edificio con cornisas bien conectadas  a la pared, con tanques de agua de pequeña dimensión y de peso modesto.  Edificio cuyo balcón forma parte integrante de la estructura de los diafragmas.  Edificio con elementos de pequeña dimensión bien vinculados a la pared.

C)   Edificio con elementos de pequeña dimensión, mal vinculados a la pared.

D)   Edificio que presenta tanques de agua o cualquier otro tipo de elemento en el techo, mal vinculado a la estructura.  Parapetos u otros elementos de peso significativo, mal construidos, que pueden caer en caso de terremoto.  Edificio con balcones construidos posteriormente a la estructura principal y conectados a ésta de modo deficiente.

 

11. Estado de conservación

 

A)   Muros en buena condición, sin lesiones visibles.

B)    Muros que presentan lesiones capilares no extendidas, con excepción de los casos en los cuales dichas lesiones han sido producidas por terremotos.

C)   Muros con lesiones de tamaño medio entre 2 a 3 milímetros de ancho o con lesiones capilares producidas por sismos.  Edificio que no presenta lesiones pero que se caracteriza por un estado mediocre de conservación de la mampostería.

D)   Muros que presentan un fuerte deterioro de sus materiales constituyentes o, lesiones muy graves de más de 3 milímetros de ancho.