Algunas Notas sobre Vulnerabilidad de Componentes de ... · Facultad de Ingeniería Civil...

Algunas Notas sobre Vulnerabilidad de Componentes deSistemas de Abastecimiento de Agua Potable

Dr. Ing. Carlos ZAVALA/ [email protected] Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres -CISMID

Facultad de Ingeniería Civil Universidad Nacional de Ingeniería (UNI)Av. Tupac Amaru 1150 Sector T – UNI Lima 25 Tel/Fax (511)4820790

Lima Peru

1. IntroducciónLas redes de agua y saneamiento están formadas por series de tuberías, alcantarillas,

cámaras de rebose, sistemas de bombeo, accesorios de interrupción, tanques y otros

elementos. Cada uno de estos componentes podría representar una fuente de

vulnerabilidad de la red. Dentro de estos componentes y según los daños ocasionados por

el colapso del sistema, las tuberías constituyen la fuente de mayor incidencia de

vulnerabilidad del sistema.

Considerando el comportamiento durante un evento sísmico, en general las tuberías

podrían clasificarse en:

-Tuberías Semi-Rigidas: Tienen comportamiento definido generalmente por la flexión y

aplastamiento que podría generarse al aplicar cargas distribuidos en su contorno. Permiten

una buena distribución de esfuerzos entre tubo-suelo debido a la naturaleza del esfuerzo

aplicado, con la presencia de presiones internas. Pertenecen a este grupo las tuberías de

Hierro fundido dúctil.

-Tuberías Rígidas: Tienen un comportamiento generalmente definido por la presión

máxima de resistente bajo condiciones extremas de sobrepresión. Permite una distribución

de esfuerzos entre tubo-suelo que generalmente se concentra en el lecho inferior del tubo,

debido a la rigidez del mismo, de donde es de primordial importancia una buena

preparación del lecho de asentamiento del tubo para lograr una distribución aceptable de

esfuerzos en la interacción, con la presencia de presiones internas. Pertenecen a este

grupo las tuberías de asbesto-cemento y concreto pretensado.

-Tuberías Flexibles: Tienen un comportamiento definido por los esfuerzos de flexión que se

generan por las reacciones del terreno en su contorno. Permiten una deformación

considerable siendo de gran importancia las reacciones del terreno. Asimismo el

aplastamiento de este tipo de tubería y el pandeo son solicitaciones características de esta

tubería. Pertenecen a este grupo las tuberías de plástico.

mailto:[email protected]

2. Comportamiento Sísmico y Estudios ExperimentalesLos estudios experimentales en general verifican los requisitos mínimos que deben cumplir

las tuberías para satisfacer las condiciones de operación a la que estarán expuestas.

Asimismo, mediante ensayos es posible simular el comportamiento de las tuberías y sus

juntas frente a las diversas condiciones de carga que podrían generarse. Dentro de estas

ultimas debe ser considerada la posibilidad de eventos sísmicos que dependiendo de las

condiciones locales del suelo base, podrían inducir solicitaciones extremas sobre el

elemento tubo y en especial sobre sus juntas. Así en los últimos 10 años diversos

investigadores han propuesto algunos tipos de ensayo que verifiquen que tan seguras son

los diversos tipos de tubería ante este tipo de solicitación eventual, motivados por los

diversos problemas originados en zonas de alta sismicidad con suelos malos (Méjico,

Japón, etc.). Los ensayos propuestos con fines de investigación del comportamiento

sísmico de tuberías en zonas de alta sismicidad, no han sido aun normalizados y en

general solo han sido ejecutados a solicitud del fabricante o del comprador.

Por otro lado existen los llamados ensayos normalizados que el fabricante realiza con la

finalidad de asegurar las condiciones de operación que su tubería podrá tener durante su

vida útil. Estos ensayos tratan de simular las condiciones normales de funcionamiento que

tendrán las tuberías y sus juntas. Dependiendo del tipo de tubería los ensayos tendrán

ciertas variaciones.

2.1 Ensayos NormalizadosLos ensayos normalizados se rigen por normas internacionales y nacionales que

establecen los requerimientos aceptables de fabricación, operación y calidad que deben

cumplir las tuberías, sus juntas y accesorios. A continuación se presentan algunos de los

ensayos clásicos en tuberías:

2.1.1-Ensayo de Tracción (en tubos de hierro fundido ISO2531)Este tipo de ensayo es por parte del fabricante durante el proceso de fabricación por cada

lote de tubos; cada lote estará formado por un numero de tubos especificado en la Tabla 1,

así el fabricante deberá sacar de un tubo de cada lote, una probeta para ensayar. Las

pruebas se llevaran a acabo en probetas poseen diámetros que son función del espesor

del tubo tal como se presenta en la tabla adjunta.

En el caso de tubos centrifugados y no centrifugados la probeta deberá contar con una

parte cilíndrica de longitud entre marcas del testigo de 5 veces el diámetro de la probeta.

Tabla 1: Numero Requerido deTubos por LoteDiámetro del Tubo (mm)

Numero detubos por lote

40 - 300 200

350 - 600 100

700 - 1000 50

1200 - 2600 25

2.1.2-Ensayo de Dureza (en tubos de hierro fundido)Para la verificación de la dureza se sigue las especificaciones del ensayo de dureza de

Brinell HB, tal que los tubos puedan ser cortados y taladrados, donde se considera que un

tubo es aceptable cuando la dureza superficial no sobrepasa un valor de la dureza

superficial de 230 HB. Así se deberá efectuar un ensayo de dureza sobre la superficie

exterior de las piezas. El ensayo de Brinell se llevara a cabo siguiendo el procedimiento

normalizado ISO 6506 y utilizando una bola de acero de 10, 5 o 2.5 mm. de diámetro.

El ensayo de Brinell consiste en presionar una bola de acero sobre la superficie del

especimen. De acuerdo a la norma ASTM E 10, debe de usarse como standard una bola

de 10 mm. de diámetro e inducir una carga sobre esta con una masa de 3000 Kg. y que

será aplicada a través de una maquina hidráulica. El espesor del especimen varia entre 2 -

10 mm. Los resultados de valores de dureza para aceros se encuentran en un rango de

100 a 500.

2.1.3-Ensayo de Presión Máxima de Servicio y Pruebas con Presión InteriorLa Presión máxima de servicio en tubos de hierro dúctil debe ser establecida mediante

pruebas de presión interna y de acuerdo a las condiciones de servicio, naturaleza del fluido

y sobrecargas.

Los tubos centrifugados se deberán someter a pruebas de presión hidrostática durante un

tiempo mínimo de 10 segundos aplicando la presión mínima definida para la

especificación a satisfacer. Esta presión es calculada como una función del espesor del

tubo y el diámetro de la tubería, tomando valores de presión como los mostrados en la

tabla siguiente, según las especificaciones ISO 2531.

Diámetro del Tubo (mm) Presión de Prueba (kg/cm2)40 - 300 50.0

350 - 600 40.5

700 - 1000 32.0

1200 - 2000 24.5

La norma ISO 2531 demanda el revestimiento interior y exterior del tubo. El revestimiento

exterior del tubo deberá aplicarse mediante un procedimiento de proyección de zinc

metálico proyectado sobre la superficie del tubo según norma ISO 8179. El revestimiento

interior no deberá contener ningún elemento soluble en agua, o producto susceptible de

transmitir olor u sabor al agua.

2.1.4-Ensayo de Juntas de estanqueidadLos requerimientos relativos a las juntas que aseguren la estanqueidad entre tuberías de

una línea de transmisión, se refieren en generalmente a especificaciones de caucho

vulcanizado compacto.

Para el ensayo de tracción se preparan probetas según el método especificado en la

norma ISO 4661, utilizaran probetas que se prepararan a partir del lote de mezcla d

caucho que se utilice para la fabricación de las juntas y vulcanizadas en condiciones

similares a las de producción.

2.1.4.1 Resistencia de tracción de Juntas de estanqueidad (tubos de hierro)La resistencia de tracción y alargamiento de rotura se determina según la Norma ISO 37

utilizando probetas anteriormente presentadas. El alargamiento de rotura tendrá valores

similares a los presentados en la tabla que se presenta a continuación donde a la vez

figura la resistencia máxima, y la deformación remanente luego de aplicar la compresión

medida según la Norma ISO 815.

Características Clase de TuboUnidad 40 50 60 70 80 88

Resistencia de

tracción mínima

caucho natural

Mpa 14 13 12 11 10 8

Resistencia de

tracción mínima

caucho sintético

Mpa 9 9 9 9 9 9

Alargamiento de

rotura mínimo

% 400 375 300 200 125 100

Deformación

remanente luego

de compresión

% 12 12 12 15 15 15

2.1.5 Ensayo de Presión Hidrostática (tubería de Asbesto – Cemento)Debe realizarse un ensayo por cada lote de 300 longitudes standard de la tubería. Este

especimen debe ser sujeto a la presión de prueba que se indica en la Tabla a

continuación. El ensayo se lleva a cabo de acuerdo a los requerimientos de prueba

hidrostática del ASTM C500 o norma ISO equivalente, manteniendo la presión de ensayo

al menos 5 segundos. El tubo que presente grieta, sudor u otro defecto durante el ensayo

debe ser rechazado.

Tipo de Tubería Presión de Prueba (kg/cm2)30 15. 7

40 21. 0

50 26. 2

60 31. 5

2.1.6 Ensayo de Flexión (tubería de Asbesto – Cemento)De acuerdo a las recomendaciones ISO 2785 o equivalente se debe realizar un ensayo de

flexión bajo carga puntual concentrada. La tubería debe ser colocada sobre apoyos

(ángulos metálicos) equidistantes en 200 mm entre ejes. Seguidamente se debe aplicar

una carga concentrada en el punto medio hasta que ocurra la rotura por flexión

longitudinal. La norma exige la ejecución de este ensayo para diámetros menores de 150

mm. Así para diámetros superiores no se requiere de este tipo de ensayo. La norma

AWWA C402-89 coincide con la norma ISO en cuanto a requerimientos de ensayo de

tubos.

2.1.7 Ensayo de Aplastamiento por Carga distribuida(tubería de Asbesto – Cemento)Cuando se tengan lotes que tengan 100 longitudes standard, debe se realizarse el ensayo

de aplastamiento de la tubería. Para realizar el ensayo es necesario cortar una porción de

tubería de 300 mm. de longitud. Esta porción de tubo debe ser sujeto al ensayo de

aplastamiento de acuerdo al procedimiento de los tres bordes de apoyo en ángulos de

longitudes similares, tal como lo especifica la norma ASTMC500 o ISO 2785. El especimen

no debe de fallar hasta que la carga aplicada llegue o supere la cargas mínimas

especificadas en la tabla siguiente:

Cargas Maximas por Kg/mDiámetro Tipo de Tubería

mm 30 40 50 60

450 3600 5800 9500 12400

500 3600 6600 10400 13900

525 3600 6600 10700 14200

600 4100 7300 11800 16100

2.1.8 Normas para juntas a prueba de sismosSegún el comité de normas técnicas del Japón, las juntas de tuberías a prueba de sismo

deben cumplir los siguientes:

- Las juntas deben de cumplir con su finalidad de estanqueidad.

- Las juntas deben cumplir con su función de transporte de fluido durante un sismo. Sin

embargo en caso de estar unidas continuamente a codos, válvulas y otros accesorios debe

prevenirse la posible expansión, contracción y flexibilidad.

De acuerdo a esta norma el comportamiento de las juntas puede dividirlas en dos grandes

grupos: Juntas de Expansión - Contracción y Juntas Flexibles.

-Juntas de Expansión - Contracción: Son las que permiten una contracción y expansión en

la junta, si que se genere disloque o resbalamiento en esta.

-Juntas Flexibles: son las que permiten un comportamiento de flexiona en la junta sin que

se genere disloque o resbalamiento de esta.

La norma define ábacos para estimar bajo las condiciones de excitación, suelo, longitud de

tubería y sección, los desplazamientos de expansión o contracción así como el ángulo de

rotación para la tubería en estudio.

2.2 Ensayos No NormalizadosSon aquellos ensayos que han sido efectuados por investigadores o por el fabricante con

la finalidad de mejorar el comportamiento del tubo y sus juntas principalmente frente a los

efectos de movimientos sísmicos. En general muchos de estos ensayos solo tratan de

reproducir situaciones extremas que podrían ocurrir en caso de desastres, así una

licuefacción simulada, o un asentamiento diferencial es reproducido mediante

substructuras con modelos bajo condiciones reales. Asimismo el efecto del

desplazamiento axial que sufre la línea de tubería al desplazarse en algún punto de la

línea y su potencial deslizamiento u aplastamiento de las juntas puede ser simulado

aplicando cargas axiales para un conjunto de tuberías frente a acciones de inversión de

cargas. A continuación se presenta una selección de los referidos de estos ensayos que

garantizan el comportamiento de la tubería frente acciones sísmicas.

2.2.1 Ensayo de junta bajo falla por asentamiento según TakadaTanaka (1984) propuso un modelo matemático para el diseño de tuberías de hierro dúctil

sujetas a grandes deformaciones del suelo, de manera que los efectos de fallas,licuefacción y asentamientos puedan ser estimados en el proceso de diseño de las

tuberías. Su motivación partio luego del terremoto de Akita (26-05-1983) M=7.7 en donde

el 90% de las tuberías fueron dañadas por efecto de asentamientos y licuación de suelos.

Dentro de su estudio Tanaka propuso un ensayo para tuberías de hierro dúctil sujetas a

grandes deformaciones del suelo. Para ello construyo una caja para simular un suelo de

10 m. de longitud (4m. de parte fija y 6 m. de parte movible) de 1.0 m de ancho y 1.5 m. dealto. La parte movible fue colocada sobre 6 gatos hidráulicos con desplazamientos

verticales de 200 mm. tal como se muestra en la Fig. 1. Se introdujo a la caja un sueloarenoso con un espesor de 0.40 m. el cual fue compactado y simula el lecho de la tubería.

Dentro de la caja se asentó una línea de conducción de 9.18 m. de longitud con 5

segmentos de tubería de hierro dúctil y 4 juntas. Las tuberías tenían un diámetro de 169

mm, y espesor de 8.5 mm. Esta línea fue totalmente instrumentada con sensores de

deformación con la finalidad de medir los desplazamientos que se generan cuando la parte

movible de la caja. Luego se cubrió la tubería con otra capa de suelo arenoso de 0.80 m. el

que fue compactado. Este suelo tenia un contenido de humedad del 14% y una rigidez delsuelo entre 30-60 Kg/cm2 por una longitud de tubería.

Fig.1 Configuración del Ensayo segun Tanaka (1988)La similacion se lleva a cabo mediante el movimiento relativo de las dos partes de la caja

de suelo, el que es inducido por los gatos hidraulicos y cuyas deformaciones son medidas

por los sensores. Los resultados encontrados en este caso particular demostraron que unadeformación axial unitaria del orden de 350 puede esperarse ante una deformación

vertical de 180 mm. Las juntas son las partes mas vulnerable de esta linea, sin embargo

durante estos ensayos se encontraron valores de extraccion de junta del rango de 1.6 - 2.0mm los cuales son muy pequeños comparados con los 60 mm. del valor permisible de la

junta utilizada. Asimismo el ángulo de rotación en las juntas de los tubos en el caso critico

(90 mm de desplazamiento vertical) llego a valores de hasta 3 grados, valor que no espequeño comparado con el ángulo permisible en este tipo de junta de 7 grados.

Los resultados de este experimento muestran que las rotaciones en las juntas,características y arreglos son tal vez mas importantes que la extracción del tubo de la

junta.En el caso del Perú este ensayo se justifica en el caso de suelos arenosos u zonas

susceptibles de licuación (Chorrillos, Villa, Algunas zonas del Callao, otras zonas con

arenas y altos niveles freaticos).

3.2.2 Ensayo de comportamiento cíclico de juntas de Tuberías de ConcretoPretensado según BrancaleoniBrancaleoni (1984) efectúo experimentos a escala natural en tubos de concreto

Pretensado de 1800 mm. de diámetro con la finalidad de investigar el comportamiento de

las juntas ante cargas cíclicas. Para ello utilizo dos tuberías colocadas sobre una superficie

rodante y conectadas con a dos gatos hidráulicos en sus extremos fijados mediante tapas

de acero sujetas a los tubos. Los desplazamientos fueron medidos en tres puntos de la

circunferencia y se uso como el promedio como representativo. Una serie de experimentosse llevaron a cabo con curvas típicas de respuesta como las mostradas en las Fig.2. Las

cargas cíclica fue aplicada siguiendo ramas de carga(A), descarga(B), Recarga(C), hasta

llegar al impacto entre tubos de concreto(D) o el resbalamiento o dislocamiento de la

junta(E).

Fig.2: Resultados del Ensayo de Bracaleoni en tuberías de Concreto PretensadoEste tipo de ensayo puede verificar hasta cual seria el máximo desplazamiento que la

tubería y su junta podrían experimentar durante un movimiento axial en la línea de

tuberías. Es aplicable a cualquier tipo de suelo y tuberías, en especial a tuberías rígidas

como las de concreto pretensado o asbesto-cemento. En general puede recomendarse

este tipo de ensayo si el suelo es arenoso o susceptible a licuacion pues la deformación

inducida por la amplificación de ondas de un sismo podría causar una deformación axial

considerable en la junta como lo demuestra el estudio de Brancaleoni.

3.2.3 Ensayo de comportamiento sísmico de Tuberías de Acero según el CentroNacional de Prevención de Desastres del JapónEl grupo de NRCDP-Japon encabezados por K. Ohtani han desarrollado varios tipos deexperimentos con finalidad de estimar el comportamiento sísmico de tuberías durante un

sismo severo. Dentro de estos experimentos el que más destaca es el desarrollado en una

mesa vibradora, con la excitación de un sismo simulado. En este experimento un lecho de

suelo fue simulado sobre la mesa vibradora y dos tuberías de acero de 6500 mm de

longitud y 139.8 mm de diámetro unidas en forma de T fueron colocadas sobre este, en

donde un extremo de la tubería fue fijado a un extremo de la cimentación de la mesa

vibradora, como se observa en la Fig.3.

Fig.3: Ensayo en NRCDP-Japon en tuberías en T Así cuando la mesa se mueva el suelo se estará moviendo mientras que la tubería

quedaría sujeta a los esfuerzos inducidos por el sismo. La tubería será cubierta por una

capa de suela el que se compactara para simular un suelo real de 40 cm.

Aquí se trato de estudiar la concentración de esfuerzos de flexión y momento que se

generan en una junta en T durante un sismo. La carga dinámica fue inducida mediante

cargas sinuosidades y los desplazamientos son medidos los desplazamientos relativos

entre suelo y tubo, como se muestra en la Fig.4 para velocidades de propagación de onda

de 100 m/sec. que corresponde a un suelo suelto.

Fig.4: Resultados del NRCDP-Japon

3.2.4 Comportamiento sísmico de Tuberías de Hierro Dúctil según Ayala y O’RourkeLuego del terremoto de México donde muchos de los segmentos de tubería sufrieron

fuertes daños debido a la propagación de ondas bajo condiciones de suelo malas, fue

observado que gran parte de las fallas se produjeron en las juntas de las tuberías. Ayala &

O’Rourke estudiaron el efecto de las ondas sísmicas sobre tuberías con juntas de anillos

de caucho. Básicamente este tipo de junta puede ser solicitada por deformaciones axiales

y deformaciones de flexión. En el caso de deformación axial, Singhal(1979) condujo

experimentos en pequeñas tuberías de diámetros entre 100-250 mm. Sus experimentos

consistían en aplicar una fuerza axial de tracción en la tubería mediante el uso de unas

planchas soldadas y fijas a dos gatas hidráulicas que aplicaban un desplazamiento

controlado, con la finalidad de medir la deformación relativa entre junta y tubo. La

configuración del experimento puede observarse en la Fig.5; Basados en los resultados de

su experimento, este experimento Ayala propone el uso de un modelo Elasto-Plastico parasimular el comportamiento de tracción axial.

Fig.5: Ensayo de fuerza axial de Singhal (1979)El mismo Singhal(1979) desarrollo un experimento de flexión en la junta, con la finalidad de

determinar una relación momento/rotación. Su experimento consiste en aplicar cargas

transversales al eje de la tubería apoyando esto sobre topes, de manera que la tubería y

su junta se comporten como una viga de flexión. La configuración del experimento puede

observarse en la Fig.6; la ubicación de las cargas corresponde a una distancia de cuatro

diámetros de la tubería mediada a partir de la junta; las deformaciones y fueron medidas.

Con los resultados de estos experimentos Ayala propone una relación teórica momento

curvatura. Utilizando estas relaciones y la idealización de la rigidez del suelo a través de

resortes, Ayala desarrolla una simulación del comportamiento sísmico de una línea de

transmisión estimando las máximas deformaciones y rotaciones que podrían generarse

ante la presencia de un sismo severo en suelo suelto.

Fig.6: Ensayo de Singhal (1979) para flexión en juntas de TuberíasPara el caso de la ciudad de Lima un experimento y posterior simulación podrían ser

requerido solo en el caso de tratarse de suelos altamente saturados y de poca capacidad

portante como los que se encuentran en Villa, Chorrillos, zonas del Callao, Ventanilla, etc.

Conclusiones

- El comportamiento de tuberías ante eventos sísmicos depende en gran parte de la

resistencia de sus juntas a sufrir desplazamientos; es decir en una línea de tuberías es

posible que ocurran desplazamientos diferenciales en el suelo producto de la vibración,

compactación, asentamientos o licuaron inducidos por el evento sísmico.

- Partiendo del hecho que las deformaciones de la tubería en la junta solo podrían ser

aquellas que producirían una tracción del tubo, que originarían el disloque de la junta. Otra

deformación es aquella que originaria una comprensión en la tubería tratando de aplastar

al tubo del tramo siguiente y finalmente el ángulo de rotación por flexión de la junta,

constituyen los tres casos de comportamiento extremo durante el sismo.- Dependiendo del tipo de tubería puede decirse que aquellas que cuyo material es flexible

tendrán una capacidad eficiente de afrontar los desplazamientos inducidos en suelos de

baja calidad. Por el contrario en suelos estables y de buena calidad los asentamientos yfenómenos de licuación difícilmente se presentarían, por lo que el material no seria un

parámetro de justificación de buen comportamiento en este caso.

- Puede concluirse que para condiciones extremas de deformación de suelos susceptibles

a licuación u asentamientos diferenciales las tuberías que tengan una mayor flexibilidad en

sus juntas esperarían un comportamiento aceptable en este tipo de suelo; sin embargo

para suelos como el de Lima - Centro una tubería con uniones que permitan cierta

flexibilidad serian lo suficientemente aceptable para este tipo de suelo.

Referencias- Norma Internacional ISO 2531-1991: Tubos, racores y accesorios de fundición dúctil para

canalizaciones con presión.

- Norma Internacional ISO 2230-1973: Elastomeros vulcanizados - Condiciones de

almacenamiento.

- Norma Internacional ISO 4633-1983: Juntas de estanqueidad de caucho - Guarniciones

de juntas de canalizaciones de alimentación y evacuación de aguas - Especificaciones de

materiales.

- Norma Internacional ISO 4179-1985: Tubos de fundición dúctil para canalizaciones

con/sin presión - Revestimiento interno con mortero de cemento centrifugado

- Norma Internacional ISO 8179-1985: Tubos de fundición dúctil - revestimiento exterior de

zinc.

- Norma Internacional ISO 8180-1985: Canalizaciones de fundición dúctil - Revestimiento

tubulares de polietileno.

- Tanaka Shiro: Model Analysis and Experimental Study on Mechanical Behavior of Buried

Ductile Iron Pipelines subjected to large deformations.8th. World Conference on

Earthquake Engineering, July 1988.

- Ariman Teoman: Buckling and Rupture Failures of Pipelines due to large ground

deformations. 8th. World Conference on Earthquake Engineering, July 1988.

- Brancaleoni F.: The seismic behavior of jointed Presstressed Concrete Pipelines. 8th.

World Conference on Earthquake Engineering, July 1988.

- The Japanese Technical Standard of Earthquake-Proff joints for Buried Pipelines:

Technology Center for National Land Development- Committee on Technology of

Earthquake Proff Joints for Buried Pipelines, March 1977.

- National Research Center for Disaster Prevention, Science and technology Agency of

Japan: Ohtani K. et al - Studies on The Seismic Properties of Underground Pipes

- Takada Shiro: Liquefaction Analysis for Buried Pipelines: Developments in Geothechnical

Engineering Vol.45 Structures and Stochastic Methods, Elsevier Computational Mechanics

Publications, June 1987.

1

CENTRO PERUANO JAPONES DE INVESTIGACIONESSISMICAS Y MITIGACION DE DESASTRES - CISMID

VULNERABILIDAD DE EDIFICACIONES(Caso de La Molina)

Y ALGUNAS NOTAS SOBRE VULNERABILIDADDE LINEAS DE ABASTECIMIENTO

Dr. Ing. Carlos Zavala ToledoCENTRO PERUANO JAPONES DE INVESTIGACIONESSISMICAS Y MITIGACION DE DESASTRES - CISMID

UBICACIÓN EN LIMA


SISMO DE LIMA 3/10/1974

� Hora: 9:21� Duracion: 90 seg.� Magnitud Ritche: 6.6� Intesidad Maxima MM: IX� Epicentro: 90 Km. Oeste-Sur oeste de Lima� Numero de Muertos: 78� Danos Materiales US$ 62,000,000


SISMO DE LIMA 3/10/1974� Retiro de los Padres Pasionistas





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SISMO DE LIMA 3/10/1974� Colegio Reina de los Angeles








SISMO DE LIMA 3/10/1974� Colegio Villa Maria - La Planicie


SISMO DE LIMA 3/10/1974� Colegio Villa Maria - La Planicie

3


SISMO DE LIMA 3/10/1974� Universidad Agraria


SISMO DE LIMA 3/10/1974� Universidad Agraria


LA MOLINA DURANTE EL SISMO DELIMA 1974

� Debido al sismo de 1974, en La Molina, la proporciónde daños en cuanto a edificios de 1 a 4 pisos, respecto aotros distritos, fue la siguiente:

Daños Moderados Distrito Daños Mayores6 La Molina 53 Chorrillos 31 Callao–La Punta 1


COMPORTAMIENTO SISMICO DELSUELO DE LA MOLINA

� La Molina está conformada por materialeólico (material transportado por el viento endirección SW) en las zonas de La Rinconada ySol de La Molina.

� La Molina Vieja está ubicado en lo queantiguamente fue un pantano que posteriormente fuedrenado.


COMPORTAMIENTO SISMICO DELSUELO DE LA MOLINA

� La mayor intensidad sísmica de La Molina esoriginada por los efectos especiales de refracción deondas sísmicas debido al emplazamiento entre loscerros que ésta posee.


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Centro de Salud El Haras






Comisaria


Comisaria


Inicial CEP Reina del Mundo

5


Cuna Maternal


Quakes on Surface - La Molina DistrictLima quake 17/10/1966

-0.4-0.3-0.2-0.1

00.10.20.3

0 10 20 30 40 50

tim e(seg)

Ace

lera

tio

n x

FAD<2 FAD=2~4 FAD=4~5 FAD>5

Sismos para la Simulacion


Tipo Rigidez Periodo (t/cm) (sec)1 1766.67 0.072 519.26 0.123 287.72 0.164 245.00 0.205 202.43 0.23

Clasificacion de las Viviendas

357 Viviendasde Muestra


Type Xmax (cm) Xmax (cm)FAD<2 FAD=2-4 FAD=4-5 FAD>5 FAD<2 FAD=2-4 FAD=4-5 FAD>5

1 0.071 0.017 0.018 0.013 0.065 0.038 0.039 0.0302 0.266 0.114 0.089 0.098 0.516 0.256 0.186 0.2183 0.271 0.194 0.148 0.127 1.756 0.421 0.417 0.1844 1.759 2.377 0.196 0.204 4.734 8.338 4.787 1.8455 2.358 2.690 2.779 0.442 4.700 5.942 10.770 5.230

Quake Lima 17/10/1966 Quake Severe from Standards


Respuesta Maxima como funcion del Periodo y FAD Viviendas Distrito de la Molina Lima 17/10/1966 FAD=1 y PGA=0.27g FAD=2~4 y

PGA=0.32g FAD=4~5 y PGA=0.23g FAD>5 y PGA=0.16g

0.0000

0.5000

1.0000

1.5000

2.0000

2.5000

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25Periodo (seg)

Rpta

.Max

ima

(cm

)

FAD=1FAD2~4FAD=4~5FAD>5ElasticoMaximo

Vulnerabilidad Baja

Vulnerabilidad Media

Vulnerabilidad Alta


Respuesta Maxima como funcion del Periodo y FAD Viviendas Distrito de la Molina Sismo NT-030 FAD=1 y PGA=0.60g FAD=2~4 y PGA=0.70g FAD=4~5 y PGA=0.52g FAD>5 y PGA=0.36g

0.0000

0.5000

1.0000

1.5000

2.0000

2.5000

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25Periodo (seg)

Rpta

.Max

ima

(cm

)

FAD=1FAD2~4FAD=4~5FAD>5ElasticoMaximo

Vulnerabilidad Baja

Vulnerabilidad Media

Vulnerabilidad Alta

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ALGUNAS NOTAS SOBREEXPERIMENTACION DE

TUBERIAS


El Comportamiento Flexionante por sobrecargas sobre latuberia debe verificarse mediante el ensayo de los 3 puntos


El disloque en la junta causada por el exceso en lavelocidad inducida por el suelo origina la rotura de la red


Las Juntas Deben Satisfacer el desplazamiento AxialRotacion y Lateral

7


La junta y su interaccion con suelos arenosos puedesimularse en un banco de arena sobre mesa vibradora


Simulacion de la efectiviad axial de la junta


Simulacion la Efectividad lateral y rotacion de junta


Ensayo de falla de estrato usando actuadores

Algunas Notas sobre Vulnerabilidad de Componentes de ... · Facultad de Ingeniería Civil...

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