9. VENTAJAS Y LIMITACIONES DE LAS METODOLOGIAS PROPUESTAS EN EL MARCO TEORICO Y ESCOGENCIA DE LA METODOLOGIA UTILIZADA EN ESTE TRABAJO

 

 

 

Es evidente que para el desarrollo de estudios de vulnerabilidad sísmica a gran escala, VSG,  como es el caso de este estudio, no se pueden utilizar metodologías analíticas.  La disponibilidad de información estructural para cada una de las viviendas, el tiempo que necesita la calibración de los modelos, entre otros factores, hicieron que estas metodologías fueran descartadas, desde un inicio, para este trabajo.

 

Para escoger adecuadamente una metodología cualitativa de estudio de vulnerabilidad sísmica que pudiera ser aplicada a la ciudad de Cali, tomando como piloto al barrio Cuarto de Legua, se analizaron las ventajas y desventajas de cada una de las metodologías cualitativas propuestas en el capítulo 6.  Se tomaron como parámetros básicos para esta escogencia:  el tipo de información necesaria vs. disponible para desarrollarla; la facilidad para ser aplicada en una ciudad como Cali donde las tipologías estructurales son variadas; la oportunidad que daba la metodología para unir esfuerzos de la oficina de Catastro Municipal, la Escuela de Ingeniería Civil de la Universidad del Valle y el Observatorio Sismológico del Sur Occidente para un eventual estudio futuro a nivel de Municipio; experiencias en otras ciudades donde la metodología haya sido utilizada; existencia de funciones de vulnerabilidad para la metodología, de tal forma que la vulnerabilidad de las viviendas pudiera asociarse con un probable índice de daño; y finalmente, que satisfaciera las exigencias del las NSR-98.

 

A continuación se analizan cada una de las metodologías cualitativas.

 

9.1  Método del ATC – 14

 

 

Este método se basa en la identificación de los puntos débiles del edificio con base en la observación de daños en edificios similares ocurridos en eventos sísmicos previos.

 

Limitaciones

 

§       Inicialmente se identifican aquellos edificios que significan un riesgo para la vida humana.  Es decir, aquellas que se clasifican como edificaciones indispensables, que deben seguir con su normal funcionamiento durante y después de un sismo.

§       Evalúa los esfuerzos cortantes actuantes, los desplazamientos relativos en el entrepiso y ciertas características especiales del edificio.  En el caso de muros estructurales se debe hacer una verificación de los esfuerzos de corte.

 

Estos dos aspectos hacen que este método sea dispendioso ya que se necesitan de herramientas básicas de ingeniería para la adquisición y correcta interpretación de los datos, limitando la recolección a personas especializadas.  Además, este no es un método para estimar la vulnerabilidad a gran escala, VSG, en una zona o región, ya que primero se hace una clasificación de las estructuras que van a hacer parte de la evaluación, para luego sí entrar al análisis respectivo.  Este método es muy parecido al Método de la Fuerza Horizontal Equivalente, mencionado en el NSR 98.

 

Cabe mencionar, que este método no tiene en cuenta el daño producido por uno o más sismos, por lo que no predice qué tan afectada se podrá ver en el momento en que un determinado movimiento la afecte.

 

9.2  Método NAVFAC

 

 

Ventajas

 

§       Es aplicable a cualquier tipo de estructura.

§       Realiza una estimación de un posible daño, al comparar la capacidad de la estructura que se determina por medio del coeficiente de corte basal resistente Cb, el desplazamiento al tope de la estructura kn y el periodo fundamental T, con la demanda del sitio.

 

Limitaciones

 

§       Su principal problema es que no toma en cuenta la falla prematura de los elementos más débiles.

Es un método dispendioso porque involucra cálculos matemáticos y conceptos ingenieriles que no cualquier persona posee, por lo que se necesita, en el momento de la recolección, mano de obra calificada.  Además, el análisis de vulnerabilidad para cada estructura conlleva un tiempo considerable, a causa de los cálculos indirectos que se deben realizar. 

 

9.3  Metodos JAPONESes

 

 

Ventajas

 

§       Evalúa la estructura, la forma del edificio y la peligrosidad de los elementos no estructurales.  Este último aspecto es importante puesto que la mayoría de métodos sólo tienen en cuenta los elementos que hacen parte del sistema sismorresistente, olvidando la importancia que tienen los elementos no estructurales como muros, instalaciones eléctricas, sanitarias, etc.  Su importancia radica, en que una de las mayores causas de muerte durante un evento sísmico es por el desprendimiento de estos elementos, muchas veces y aunque suene contradictorio, sin el daño de elementos estructurales considerables.

 

Limitaciones

 

§       Sólo es aplicable a edificaciones de concreto reforzado de mediana y baja altura construidas mediante métodos convencionales.

§       Requiere criterio especializado para el dictamen de ciertos parámetros con los que deben cumplir la estructura para poderla evaluar.

 

9.4  Método VENEZOLANO

 

 

Limitaciones

 

§       Aplicable en edificios bajos de concreto reforzado o de mampostería.

§       En el caso que no existan planos se hace un levantamiento de las dimensiones generales del edificio y de la estructura, con todas las especificaciones de los elementos resistentes a fuerzas laterales.

§       Inspección detallada del edificio examinando cuidadosamente sistema estructural, las posibles deflexiones de losas y vigas, agrietamientos, deterioro de los materiales constituyentes de estructura, conexiones y apoyos entre los elementos, etc

 

Es un método que por su alto grado de detalle en cuanto a la obtención y la manipulación de la información, no es muy práctico para un estudio de vulnerabilidad de edificaciones en gran volumen, VSG.


9.5  Método FEMA-178 = FEMA-310

 

 

Ventajas

 

§       Puede ser utilizado para llevar a cabo la evaluación y diagnostico sísmico de cualquier edificación existente.

 

Limitaciones

 

§       La evaluación por este método busca encontrar las deficiencias estructurales que determinan los puntos o zonas débiles y vulnerables de la estructura, para poder hacer recomendaciones de reforzamiento, implicando un minucioso conocimiento de la cantidad de refuerzo, tanto a flexión como a cortante, y su distribución, utilizando para esto los planos de los despieces.  Lo que implica, que si no se tiene conocimiento de ellos, se deben emplear métodos costosos para averiguar cuánto refuerzo tiene un elemento determinado, elevando el precio del estudio.

§       Carece de Funciones de Vulnerabilidad para relacionar de forma continua, el daño experimentado por la estructura cuando se somete a un movimiento sísmico.


9.6  Método del I.S.T.C.

 

 

Ventajas

 

§       Es un método que utiliza unas fichas de levantamiento de la información muy parecidas a las utilizadas por el método del Indice de Vulnerabilidad, teniendo en cuenta 7 ítems de vulnerabilidad que consideran las características geométricas y estructurales del edificio afectadas por sus respectivos pesos de acuerdo a su importancia.  También utiliza Funciones de Vulnerabilidad, con la diferencia que estas funciones no sirven para estimar un daño en la estructura sino que se limita a clasificar la estructura entre un rango de vulnerabilidad específico.

§       El I.S.T.C. desarrolló un programa que a partir de la información recogida por las fichas de levantamiento calcula la clase de vulnerabilidad que corresponde a cada estructura y realiza un análisis estadístico para los grupos de edificios.

 

Limitaciones

 

§       Su uso se limita a estructuras soportadas por muros de mampostería, con tipologías constructivas parecidas, es decir, mampostería reforzada de 2 a 3 pisos de altura a lo sumo, edificios contiguos o conjuntos de edificios.


9.7  Metodología Propuesta por Hurtado y Cardona

 

 

Ventajas

 

·       A diferencia de los anteriores métodos que no estiman el daño, esta metodología lo clasifica de acuerdo a una escala que va desde el numeral uno, SIN DAÑO,  hasta el numeral seis, EDIFICACION PARCIAL O TOTALMENTE COLAPSADA POR INESTABILIDAD (Ver Tabla 6.10).

 

Limitaciones

 

§       No tiene en cuenta los efectos de la irregularidad en planta y en altura, aunque se podrían adaptar según las consideraciones de la NSR-98 con los coeficientes que alteran el valor de Ro.

 


9.8  Método de la AIS

 

 

Ventajas

 

§       Especifica claramente los aspectos de los cuales depende la vulnerabilidad en una edificación, es decir, la geometría de la estructura, aspectos constructivos y aspectos estructurales.

§       El lenguaje es claro y no tiene palabras difusas ni muy técnicas, lo que lo hace muy eficaz para la autoconstrucción o para aquellas construcciones que no van a tener a un técnico de supervisor.  La autoconstrucción es una práctica muy común en Colombia, y así se ha construido la gran parte de este país, por lo que documentos como éste incentivan al mejoramiento de la calidad de la construcción y el comportamiento estructural sin elevar de una manera exagerada el costo de la vivienda.

 

Limitaciones

 

§       Esta metodología no relaciona el daño sufrido por la estructura con la vulnerabilidad propiamente dicha.  Sólo indica qué tan vulnerable es en una escala que va desde BAJA hasta ALTA.


9.9  Método del índice de vulnerabilidad

 

 

Ventajas

 

§       Es un método que permite calcular la vulnerabilidad sísmica de las edificaciones de mampostería de una forma rápida y sencilla.  Esta metodología se ha venido utilizando desde el año 1982, tiempo en el cual ha tenido varias modificaciones para facilitar tanto la tarea de recolección, como la de incluir una mejor descripción de los daños a medida que ocurrían eventos sísmicos.

§       Las instrucciones sobre cada uno de los parámetros y sus respectivas calificaciones están descritos de forma tal que una persona con los conocimientos básicos del tema pueda llenar los formularios de una manera objetiva.

§       Utiliza funciones de vulnerabilidad que relaciona el daño esperado en la edificación con la vulnerabilidad sísmica propia, lo que es muy importante para una primera aproximación en la cuantificaron de las pérdidas económicas directas.  Un estudio de este tipo puede indicar antes de la ocurrencia de un terremoto, a cuánto pueden ascender las pérdidas económicas, sirviendo a los dirigentes de las ciudades para la toma de decisiones respectivas.

 

 

Limitaciones

 

§       Como el método está propuesto básicamente para edificaciones europeas constituidas en algunos casos con muros de piedra, y además, teniendo en cuenta que el control de calidad en la construcción es mejor que el colombiano, es necesario hacer ciertas modificaciones al método, sin incurrir claro está, en la esencia propia del mismo, manteniendo los mismos 11 parámetros, pero de acuerdo con la forma y los materiales constructivos locales, modificando sus respectivos pesos y adecuándolos a las exigencias de las NSR-98.

 

 

9.10  metodo escogido para este trabajo

 

 

De los métodos presentados en este trabajo se escogió, para ser aplicado a la ciudad de Cali y por ende al barrio Cuarto de Legua, el método del índice de vulnerabilidad.  A continuación se detallan las características que se buscaba tuviera la metodología final para este estudio, y se les compara con lo que el método italiano ofrece.

 

9.10.1     INFORMACION NECESARIA VS. DISPONIBLE

 

La información necesaria para completar los 11 parámetros que presentaba el método no se podían obtener directamente de la información que maneja la oficina de Catastro Municipal de la ciudad de Cali para cada una de las viviendas del barrio Cuarto de Legua.  Sin embargo y tomando como base la experiencia de los autores de este documento y sobretodo de ingenieros de amplia reputación de la ciudad, se alcanzaba obtener información indirecta sobre estas viviendas a través de la información que se maneja en Catastro Municipal.

 

Como información directa que ayudaba a obtener información indirecta de las viviendas del barrio se pueden mencionar básicamente 4 datos:  año de construcción de la edificación, ubicación de la misma, estrato socioeconómico y materiales que la componen.  Los parámetros del método de los que no se poseía información fueron complementados con visitas de campo y con ciertos parámetros asumidos por los autores basados en consultas a ingenieros de mayor experiencia.

 

9.10.2     FACILIDAD PARA SER APLICADA EN CALI

 

El método, por ser originario de Italia, podía fácilmente ser tachado de no aplicable para la ciudad de Cali por las diferencias de tipología estructural que se manejan en los dos países.  Una vez estudiado el método se llegó a la conclusión que sí era aplicable para la ciudad siempre y cuando se le modificaran, ampliaran y/o suprimieran ciertas características.

 

El método se describe a sí mismo como un método aplicado a mampostería no reforzada, donde se define como mampostería reforzada a lo que en Colombia se le conoce como mampostería estructural.  Por lo tanto, la misma definición del método, implica que el mismo puede ser aplicado a Cali.

 

9.10.3     PARTICIPACION MULTI-INSTITUCIONAL

 

Por el diseño del método, la información que maneja la oficina de Catastro Municipal es útil para llevar a cabo estudios futuros sobre la vulnerabilidad sísmica de las edificaciones de toda la ciudad.  Esta información puede ser ampliada en la misma oficina si los empadronadores que visitan las viviendas toman otros datos adicionales y tanto la Escuela de Ingeniería Civil de la Universidad del Valle como el Observatorio Sismológico aportarían con el análisis de la información y con la participación de los estudiantes en la recolección de datos donde se requiera mayor conocimiento de las estructuras que el que puede tener un empadronador.

 

Este hecho apoya la idea de lograr, en un estudio macro para la ciudad donde se utilice esta metodología, una interacción de las tres entidades mencionadas.

 

9.10.4     CREDIBILIDAD DE LA METODOLOGÍA

 

La credibilidad de la metodología radica en su amplia aplicación a nivel internacional y a los resultados satisfactorios que, según Aguiar et al [2] ésta ha brindado.

 

El método del índice de vulnerabilidad ha sido ampliamente utilizado en Italia durante los últimos 18 años y su gran aceptación en este país ha quedado demostrada por el GNDT (Grupo Nazionale per la Difesa Dei Terremoti) que lo ha adoptado para los planes de mitigación de desastres a nivel gubernamental.

El proyecto europeo SERGISAI (Seismic risk evaluation through integrated use of Geographical Information Systems and Artificial Intelligence techniques) ha utilizado este método como modelo para calcular la vulnerabilidad de los edificios europeos.  La ciudad de Barcelona, por ejemplo, ha sido estudiada a través de este método y en América Latina se cuenta con el caso de Cuenca, Ecuador.

 

9.10.5     FUNCIONES DE VULNERABILIDAD

 

El método proporciona, después de más de 10 años de estudio, funciones de vulnerabilidad que relacionan las aceleraciones horizontales pico del terreno y los índices de vulnerabilidad con índices de daño esperados.  Esta es una gran ventaja con respecto a otros métodos puesto que no se limita a dar un número que indique la vulnerabilidad de la edificación sino que alcanza resultados del grado de daño que puede sufrir el edificio después de un sismo.

 

Estas funciones son presentadas más adelante en este trabajo.

 

9.10.6     COMPARACION CON LO EXIGIDO POR LAS NSR-98

 

Con base en la referencia [6] se comparó este método con lo propuesto en Colombia para estudiar la vulnerabilidad sísmica de una vivienda de 1 y 2 pisos y se comprobó que el método del índice de vulnerabilidad satisface los requisitos planteados por la AIS.  Sobre este aspecto se comenta a mayor profundidad en el capítulo siguiente.