MSC. ING. Ricardo Oviedo Sarmiento INGENIERO ESTRUCTURAL

 

 

 

 

RIESGO SÍSMICO EN EDIFICACIONES EDUCATIVAS DEL DISTRITO DE ICA

Ing. Ricardo Oviedo Sarmiento 

Especialización Ing. Sismorresistente - UNI

Maestría Ing. Estructural - UNI

Ing. Ricardo Oviedo Sarmiento

 

1. INTRODUCCIÓN

Los sismos son fenómenos naturales que ocasionan importantes perdidas de vidas humanas y materiales. Además interrumpen la actividad económica, comunicación y servicios públicos.

El presente estudio se realizó ante la preocupación sobre la seguridad que ofrecen las edificaciones educativas para resistir eventos sísmicos, y debido a la probabilidad de que se produzca un evento sísmico de una intensidad importante en la zona de estudio. Estas edificaciones son importantes debido a que tienen la categoría "A" de edificaciones esenciales según la norma E-030 de Diseño Sismorresistente de las NPE. Esto determinó la formulación de un estudio con el fin de conocer las edificaciones educativas de mayor vulnerabilidad y riesgo sísmico.

El estudio realizado en el distrito de Ica, el cual tiene como objetivo establecer los tipos de edificaciones de acuerdo a su vulnerabilidad sísmica y determinar la cantidad y porcentaje de las edificaciones educativas de mayor vulnerabilidad ante un evento sísmico, así como las zonas donde se encuentran las edificaciones educativas de mayor vulnerabilidad y riesgo sísmico.

En el presente trabajo se presenta una metodología simplificada para determinar la vulnerabilidad y riesgo sísmico de las edificaciones educativas del distrito de Ica.

La presente brindará una fuente de información importante sobre las características de las edificaciones educativas, la cual servirá para la prevención y mitigación de desastres naturales en el distrito de Ica, así como las áreas donde se encuentran ubicadas la mayor cantidad de edificaciones educativas con mayor vulnerabilidad y riesgo sísmico. Esta información es parte de un trabajo de investigación, en el cual se estiman los daños, se presenta la probabilidad de un sismo importante en la zona de estudio, además se brindan alternativas de solución para la mitigación de la vulnerabilidad sísmica de las edificaciones educativas. (Ref. 1).

 

2. CARACTERÍSTICAS GEOLÓGICAS Y GEOTÉCNICAS

2.1 GEOLOGÍA

La ciudad de Ica se encuentra sobre depósitos eólicos, aluviales y fluvio-aluviales (Ref. 2):

Depósitos eólicos: Formados por la acumulación de arena acarreada por el viento, que cerca al litoral forma dunas. En estos suelos la disgregación química de las rocas es insignificante por la casi nula presencia de humedad, siendo suelos áridos, con escasa cantidad de arcilla. Se acumulan en gran cantidad al oeste de Ica.

Depósitos aluviales: Distribuidos a lo largo del cauce del río Ica. Están formados por la sedimentación del río Ica, los mismos que se caracterizan por ser materiales de naturaleza arenosa y limosa con arcilla. Sobre estos suelos se localiza la ciudad de Ica.

Depósitos fluvio-aluviales: Se ubican es las estribaciones de la cordillera que da hacia el valle de Ica. Estos depósitos provienen de las quebradas que están al este de la ciudad de Ica y están compuestos por materiales de mayores dimensiones que las arenas, provenientes de los cerros circundantes y de la parte alta de las quebradas.

2.2 GEOTECNIA

La zonificación geotécnica es aquella que delimita zonas relativamente homogéneas, con características físico-mecánicas similares. A continuación se presenta la distribución de suelos de Ica, la cual es el tipo de suelo representativo de la zona (Ref. 2):

Zona I: Esta conformada superficialmente por terrenos de cultivo (limos), en estado semicompacto y poco húmedo (h=1.00 m). Subyaciendo al suelo anterior se presentan suelos limosos, con presencia de óxidos y suelos arcillosos. Con baja humedad y plasticidad. El predominio de suelos finos es notorio. Esta zona lo conforma el oeste y sur-oeste de la ciudad. Suelo predominante: ML. Carga Admisible: 1.5-2.0 Kg/cm². NF>20m. Periodo de Vibración: 0.3-0.4 sg.

Zona II: Esta conformada por depósitos de arenas pobremente graduadas de grano fino a medio y redondeado, con mediano a poco contenido de finos no plásticos, baja humedad e intercalaciones de suelos arcillosos y limosos de poca potencia, a manera de lentes. Esta zona esta conformada por el cercado de Ica y algunas partes de urbanizaciones cercanas. Suelo predominante: SM. Carga Admisible: 1.0-1.5 Kg/cm². NF>18m. Periodo de Vibración: 0.2-0.3 sg.

Zona III: Esta constituida por arenas pobremente graduadas de color beige amarillento, tamaño fino, ligera humedad, estado poco denso a suelto. Estos suelos son de origen eólico y cubren grandes extensiones de terreno. El área involucrada es el norte y el extremo oeste de la ciudad de Ica. El suelo predominante: SP. Carga Admisible: 0.5-1.0 Kg/cm2. NF>15 m. Periodo de Vibración: 0.4-0.5 sg.

 

3. PELIGRO SÍSMICO

El Perú se encuentra en la zona sísmica más activa del mundo, es decir el "Cinturón de Fuego del Pacífico". La placa de Nazca se mueve aproximadamente 10 cm por año contra la placa continental que se mueve 4 cm por año en sentido contrario, lo cual genera una gran acumulación de energía, la cual se libera en forma de actividad sísmica (Ref. 3).

Se han realizado algunos estudios de grandes sismos y de zonas de laguna sísmica (áreas donde no han ocurrido sismos en un periodo del orden del periodo de retorno de sismos grandes), indican que la zona comprendida entre cañete e Ica aproximadamente, no ocurre un gran evento sísmico (sismo severo), desde 1716 aproximadamente. Esto nos da una idea de la cantidad de energía acumulada, y la posibilidad de un evento sísmico importante en la zona de estudio, pero sin conocer la fecha exacta. Esto ha sido considerado en función de la distribución espacial de los sismos. Además se conoce que para Ica se esperan aceleración de 0.35 a 0.40 gals, las cuales son aceleraciones máximas con el 10% de probabilidad de excedencia en 50 años (Ref. 4). En el mapa nacional de intensidades en la escala de MM, publicado por el INDECI se esperan intensidades de VIII MM para Ica. Con lo anteriormente mencionado se tiene una idea del peligro sísmico existente en la zona de estudio.

 

4. VULNERABILIDAD SÍSMICA

Para la determinación de las edificaciones educativas a evaluar, se tomaron los centros educativos (inicial, primaria, secundaria y superior) inscritos como tales hasta en año de 1998 (Ref. 5).

Para la evaluacion de la vulnerabilidad sismica de las edificaciones educativas, se formulo una plantilla de evaluacion, elaborada por el autor, la cual evalua la estructura y el grado de educacion de sus ocupantes frente a sismos.

Debido a la variedad de sistemas constructivos empleados y materiales de construcción utilizados, se clasificaron las edificaciones educativas en cuatro grupos, aplicándose como base la clasificación donde el aspecto principal a ser considerado son sus características sismorresistentes. (Ref. 6). Además para la recopilación de la información, se visitó las edificaciones, recopilando información importante sobre las características propias de la edificación tales como forma, proporción, simetría, planos de la estructura, información referente a su etapa de construcción, estado de conservacion, etc. En las edificaciones de Albañilería, un parámetro muy importante para la determinación de la resistencia sísmica es la densidad de los muros.

Teniendo en cuenta estos criterios, se tomo como base la clasificación de las edificaciones educativas formulada por el Ing. Julio Kuroiwa (Ref. 6), la cual propone cuatro tipos de edificaciones:

TIPO I: Construcciones Sísmicamente Muy débiles.- Construcciones de tierra conocidas como adobe. Estas edificaciones por lo general tienen techos ligeros y flexibles constituidos por vigas de madera, troncos o caña gruesa; y la cobertura planchas onduladas de zinc, asbesto cemento o materiales similares. Edificaciones con una inadecuada distribución de muros, y una densidad insuficiente para resistir eventos sísmicos. Observándose un inadecuado estado de conservación.

TIPO II: Construcciones Sísmicamente Débiles.- Construcciones de madera y/o caña, cuyos miembros estructurales están debilitados por la acción de insectos o descompuestos por la acción de sucesivos procesos de humedecimiento y secado, con techo ligero y flexible.

Construcciones de concreto reforzado con estructuración inadecuada para resistir sismos por la presencia de columnas cortas, excentricidad, poca rigidez lateral en una de las direcciones principales, insuficiente separación con el bloque adyacente o edificios vecinos y con otras deficiencias estructurales. No diseñadas para resistir sismos, concreto de baja resistencia y ausencia de muros de corte para tomar cargas laterales. Construcciones antiguas con un inadecuado estado de conservación y reparación.

TIPO III: Construcciones Livianas y Normales.- Construcciones Livianas, que tienen poco peso propio. Construcciones de albañilería, constituido por muros de albañilería de ladrillo, unidas con mortero arena-cemento, con columnas de confinamiento de concreto reforzado y techo rígido y pesado, con baja densidad de muros (menor de 12 cm/) en una o ambas direcciones.

De concreto reforzado, cuyo sistema resistente esta constituido por columnas y vigas de concreto reforzado conformando pórticos espaciales, con techos de losas aligeradas, con muros de relleno generalmente de ladrillo cocido o bloques de concreto, con algunos muros de concreto reforzado, sin tener una concepción ideal para resistir sismos pudiendo tener el proyecto o construcción uno de los defectos señalados como construcción débil. Concreto de resistencia normal en las estructuras (f'c=210 kg/cm²).

TIPO IV: Construcciones Sismorresistentes.- Construcciones con muros de albañilería, unidas con mortero arena cemento, con techo rígido y pesado, con columnas de confinamiento de concreto armado, con densidad de muros igual o superior a 12 cm/ en ambas direcciones.

Construcciones de concreto reforzado, cuyo sistema resistente esta constituido por columnas y vigas de concreto reforzado conformando pórticos espaciales, con techos de losas aligeradas, con muros de relleno. Concebidas, diseñadas y construidas para resistir sismos utilizando modernas técnicas sismorresistentes con muros de corte de concreto reforzado simétricamente distribuidos en planta y elevación, capaces de controlar la deformación lateral dentro de los limites que evitan las fallas de elementos frágiles como vidrios o muros de relleno aun en caso de sismos intensos. Concreto de buena calidad (f'c=210 kg/cm²). Buena mano de obra y supervisión.

A continuación se presentan los resultados del presente trabajo:

 

Distribución de los tipos de edificaciones educativas

ZONAS

TIPO I

TIPO II

TIPO III

TIPO IV

ZONA I

0.0

1.0

34.0

9.0

ZONA II

23.0

2.0

82.0

12.0

ZONA III

1.0

0.0

25.0

5.0

 

Distribución de tipos de edificaciones educativas en porcentaje

ZONAS

TIPO I

TIPO II

TIPO III

TIPO IV

ZONA I

0.0

0.5

17.5

4.6

ZONA II

11.9

1.0

42.3

6.2

ZONA III

0.5

0.0

12.9

2.6

 

Distribución de tipos de edificaciones por zonas en porcentaje (%):

ZONAS

TIPO I

TIPO II

TIPO III

TIPO IV

ZONA I

0.0 %

2.3 %

77.3 %

20.4 %

ZONA II

19.3 %

1.7 %

68.9 %

10.1 %

ZONA III

3.2 %

0.0 %

80.7 %

16.1 %

 

Numero de niveles por tipo de edificación

# PISOS

TIPO I

TIPO II

TIPO III

TIPO IV

1 PISO

23

3

38

20

2 PISOS

1

-

76

2

3 PISOS

-

-

23

4

4 PISOS

-

-

4

-

 

Vulnerabilidad sísmica por zonas:

ZONAS

VULNERABILIDAD

SISMICA

EDIFICACIONES

PREDOMINANTES

ZONA I

Media – Baja

Tipo III Y IV

ZONA II

Baja – Media

Tipo IV Y III

ZONA III

Media – Baja

Tipo III Y IV

 

Distribución de los tipos de edificaciones en el distrito de Ica y su vulnerabilidad:

TIPO

CANTIDAD

PORCENTAJE

VULNERABILIDAD

TIPO I

24

12 %

Alta

TIPO II

03

2 %

Alta

TIPO III

141

73 %

Media

TIPO IV

26

13 %

Baja

 

5. RIESGO SÍSMICO

Se denomina Peligro Sísmico a la probabilidad de que ocurra dentro de un período específico de tiempo y dentro de una zona determinada, un evento sísmico de una intensidad determinada.

Se denomina Vulnerabilidad Sísmica de una estructura al grado de daño debido a la ocurrencia de un movimiento sísmico de una intensidad determinada.

En conclusión el Riesgo Sísmico es la consecuencia de la combinación del peligro sísmico y la vulnerabilidad sísmica:

PELIGRO + VULNERABILIDAD = RIESGO

El Riesgo se incrementa con el factor de vulnerabilidad, considerando que el peligro es un fenómeno natural que no puede ser eliminado o reducido.

La determinación del riesgo sísmico se realiza sobre la base de las proyecciones de las clases de daños para los diferentes tipos de edificaciones, lo cual es muy difícil de determinar, debido a que toma en cuenta parámetros tales como: distancia epicentral, profundidad focal, interacción suelo estructura, espectros sísmicos, etc.; con todos estos datos se puede calcular la respuesta sísmica y estimar los posibles daños. Debido a la cantidad de edificaciones con diferentes características, y a las limitaciones para la investigación de estos parámetros, se ha tomado como referencia el trabajo realizado por el Ing. Julio Kuroiwa (Ref. 7), el cual esta sobre la base del estudio de destrucción de diferentes tipos de edificaciones que estuvieron sometidas a diferentes intensidades sísmicas en el país, preparando tablas para estimar el grado de destrucción que sufrirían las edificaciones.

Se ha determinado el riesgo sísmico de las edificaciones educativas, teniendo en cuenta las siguientes consideraciones:

Riesgo Alto.- Las edificaciones educativas tendrán probablemente los siguientes daños ante la intensidad máxima probable del evento sísmico: daños graves, colapso parcial y colapso total.

Riesgo Medio.- Las edificaciones educativas tendrán probablemente las siguientes clases de daños ante la intensidad máxima probable del evento sísmico: pequeñas fisuras, fisuras, grietas y con posibilidad de daños estructurales importantes.

Riesgo Bajo.- Las edificaciones educativas tendrán probablemente las siguientes clases de daños ante la intensidad máxima probable del evento sísmico: probablemente no sufrirán daños o sufrirán daños leves.

 

Riesgo Sísmico de las edificaciones educativas del distrito de Ica

TIPO DE EDIFICACION

CANTIDAD

PORCENTAJE

RIESGO SISMICO

Sísmicamente Muy débil

24

12 %

Riesgo Alto

Sísmicamente Débil

03

2 %

Riesgo Alto

Semirresistente

141

73 %

Riesgo Medio

Sismorresistente

26

13 %

Riesgo Bajo

 

6. CONCLUSIONES

En el distrito de Ica, existen un 14% de edificaciones educativas con un riesgo sísmico alto, estas edificaciones principalmente se encuentran en el cercado de Ica, la cual es la zona más antigua de la ciudad.

Se han encontrado un 73% de edificaciones educativas con un riesgo sísmico medio, las cuales se encuentran distribuidas en las diferentes zonas, predominantemente en las áreas urbanas periféricas del cercado de Ica.

Edificaciones educativas con un Riesgo sísmico bajo (13%), se encuentran distribuidas en las diferentes zonas del distrito de Ica.

En la zona II, en el casco antiguo están casi el total de las edificaciones educativas tipo I (11.9%), y en las urbanizaciones periféricas, predominan las edificaciones tipo III ( 42.3%).

En la zona I, correspondiente a la zona sur-oeste de la ciudad, predominan las edificaciones educativas tipo III (17.5%).

En la zona III, correspondiente a la parte nor-oeste de la ciudad y una las áreas pobladas más recientes, predominan las edificaciones educativas tipo III (12.3%).

Para la mitigación del riesgo sísmico, se debe reducir la vulnerabilidad de la estructura. Se deben considerar dos casos. El primero es el de una futura estructura, la reducción de su vulnerabilidad se puede lograr cumpliendo todas las normas sismorresistentes, mejoramiento de la tecnología, calidad de la construcción, etc. El segundo caso es el de una estructura ya existente, para reducir su vulnerabilidad se evalúa la estructura y se decide entre su reforzamiento, rehabilitación o demolición.

Se recomienda la elaboración de un MAPA DE MICROZONIFICACION DE DESASTRES NATURALES EN ICA. El cual debe establecer las zonas de mayor vulnerabilidad ante desastres naturales. El cual se debe obtener superponiendo los mapas de cada uno de los peligros naturales que amenazan a Ica, incluyendo los lugares donde podrian existir fallas activas, y calificarlos en alto, medio y bajo.

 

REFERENCIAS

 

  1. OVIEDO SARMIENTO RICARDO, "RIESGO SÍSMICO EN EDIFICACIONES EDUCATIVAS DEL DISTRITO DE ICA", Ica, 1999. http://oviedos.tripod.com
  2. ALVA HURTADO JORGE, "MICROZONIFICACIÓN SÍSMICA DE LA CIUDAD DE ICA", X CONIC - CISMID, Lima 1994.
  3. TAVERA HERNAN, "LA TIERRA, TECTONICA Y SISMICIDAD", Instituto Geofísico del Perú, Lima, 1993
  4. CERESIS, http://www.dgf.uchile.cl/salsa/ceresis/ceresis_info.htm , Perú, 1999
  5. DIRECCION REGIONAL DE EDUCACION DE ICA, "PADRON DE CENTROS EDUCATIVOS - AÑO 1998", Ica 1998.
  6. KUROIWA JULIO, "ESCALA DE INTENSIDADES MERCALLI MODIFICADA PARA LOS PAISES ANDINOS (M.M.A.-92)", XI CONIC, Trujillo, 1997
  7. KUROIWA JULIO, "CURSO DE CAPACITACION PARA CAPACITADORES", Ministerio de Educación, Lima, 1996