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XIV CONGRESO NACIONAL DE INGENIERIA CIVIL - IQUITOS 2003 Capítulo de Ingeniería Civil del Consejo Departamental de Loreto del Colegio de Ingenieros del Perú APLICACIÓN DE SISTEMAS DE INFORMACION GEOGRAFICA PARA LA DIAGNOSIS DE LA VULNERABILIDAD SISMICA DE LAS EDIFICACIONES DEL DISTRITO DE ATE- VITARTE Por: Ing. Kelly Reque Córdova 1 Ing. José Francisco Ríos Vara 2 (1) Investigador Asociado, CISMID-FIC-UNI (2) Profesor Asociado, FIC-UNI Jefe Departamento de Planeamiento, CISMID-FIC-UNI 1. RESUMEN El distrito de Ate se encuentra ubicado al Este de la ciudad de Lima , y es sin duda uno de los más antiguos distritos de la ciudad capital. Ate forma parte de la cuenca del Río RIMAC. Se utilizaron 2 metodologías, las mismas que fueron empleadas para evaluar la vulnerabilidad sísmica de edificaciones con el fin de determinar cuál de ellas era la que mejor se acoplaba a las características de la zona, a la información disponible, a los recursos destinados para el proyecto, y a los objetivos iniciales. Se decidió aplicar las dos metodologías de una forma comparativa, obteniéndose resultados similares. A continuación se presentan los tipos de metodologías aplicados: - Tipos de Comportamiento de las Edificaciones Según el Grado Esperado. - Método del Índice de Vulnerabilidad de Benedetti-Petrini aplicada en Italia, modificada y aplicada en Colombia. El reto del proyecto y lo novedoso de la metodología desarrollada es demostrar cómo se puede trabajar con SIG (Sistemas de Información Geográfica) en zonas geográficas con mucha o poca disponibilidad de información. El trabajo desarrollado se centra en el estudio de las edificaciones del distrito de Ate- Vitarte y la aplicación de sistemas de información geográfica Arcview 3.2, como herramienta para la determinación de su nivel de Vulnerabilidad Sísmica. Para alcanzar los objetivos propuestos se tuvieron que salvar muchos obstáculos en la etapa de recopilación de datos; debido a la falta de información precisa (a veces inexistente) en cada uno de los aspectos tratados. 2. METODOLOGÍA Se realizaron visitas de campo para complementar la información inicial obtenida en la Oficina de Catastro Municipal y para aclarar dudas que surgían en el desarrollo del estudio. Para escoger adecuadamente una metodología cualitativa de estudio de vulnerabilidad sísmica que pudiera ser aplicada en el distrito en estudio, se analizaron las ventajas y desventajas de cada una de Gerencia XIV CONIC: ICG Instituto de la Construcción y Gerencia Calle Nueve 1056 Urb. Corpac San Isidro, LIMA – PERU / (51 – 1) 225-9066 / www.construccion.org.pe / [email protected] 1
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XIV CONGRESO NACIONAL DE INGENIERIA CIVIL - IQUITOS 2003 Capítulo de Ingeniería Civil del Consejo Departamental de Loreto del Colegio de Ingenieros del Perú
APLICACIÓN DE SISTEMAS DE INFORMACION GEOGRAFICA PARA LA
DIAGNOSIS DE LA VULNERABILIDAD SISMICA DE LAS EDIFICACIONES DEL
DISTRITO DE ATE- VITARTE
Por: Ing. Kelly Reque Córdova 1
Ing. José Francisco Ríos Vara 2
(1) Investigador Asociado, CISMID-FIC-UNI
(2) Profesor Asociado, FIC-UNI
Jefe Departamento de Planeamiento, CISMID-FIC-UNI
1. RESUMEN
El distrito de Ate se encuentra ubicado al Este de la ciudad de Lima , y es sin duda uno de los más
antiguos distritos de la ciudad capital. Ate forma parte de la cuenca del Río RIMAC.
Se utilizaron 2 metodologías, las mismas que fueron empleadas para evaluar la vulnerabilidad
sísmica de edificaciones con el fin de determinar cuál de ellas era la que mejor se acoplaba a las
características de la zona, a la información disponible, a los recursos destinados para el proyecto, y
a los objetivos iniciales. Se decidió aplicar las dos metodologías de una forma comparativa,
obteniéndose resultados similares. A continuación se presentan los tipos de metodologías aplicados:
- Tipos de Comportamiento de las Edificaciones Según el Grado Esperado.
- Método del Índice de Vulnerabilidad de Benedetti-Petrini aplicada en Italia, modificada y
aplicada en Colombia.
El reto del proyecto y lo novedoso de la metodología desarrollada es demostrar cómo se puede
trabajar con SIG (Sistemas de Información Geográfica) en zonas geográficas con mucha o poca
disponibilidad de información. El trabajo desarrollado se centra en el estudio de las edificaciones
del distrito de Ate- Vitarte y la aplicación de sistemas de información geográfica Arcview 3.2,
como herramienta para la determinación de su nivel de Vulnerabilidad Sísmica. Para alcanzar los
objetivos propuestos se tuvieron que salvar muchos obstáculos en la etapa de recopilación de datos;
debido a la falta de información precisa (a veces inexistente) en cada uno de los aspectos tratados.
2. METODOLOGÍA
Se realizaron visitas de campo para complementar la información inicial obtenida en la Oficina de
Catastro Municipal y para aclarar dudas que surgían en el desarrollo del estudio.
Para escoger adecuadamente una metodología cualitativa de estudio de vulnerabilidad sísmica que
pudiera ser aplicada en el distrito en estudio, se analizaron las ventajas y desventajas de cada una de
Gerencia XIV CONIC: ICG Instituto de la Construcción y Gerencia Calle Nueve 1056 Urb. Corpac San Isidro, LIMA – PERU / (51 – 1) 225-9066 / www.construccion.org.pe / [email protected] 1
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las metodologías cualitativas propuestas. Se tomaron como parámetros básicos: el tipo de
información necesaria vs. disponible para desarrollarla; la facilidad para ser aplicada en un distrito
donde las tipologías estructurales son variadas; la oportunidad que daba las experiencias en otras
ciudades como en Cali, Colombia, donde la metodología haya sido utilizada.
2.1 METODO DEL INDICE DE VULNERABILIDAD (ADAPTACION)
Para adaptar el método del índice de vulnerabilidad aplicado en Cali, Colombia y
particularmente aplicarlo en este estudio, se plantearon tres preguntas especificas:
1. ¿ los 11 parámetros planteados por el método del índice de vulnerabilidad son suficiente
para evaluar la vulnerabilidad sísmica de las viviendas del distrito de Ate- Vitarte?
2. ¿ El coeficiente de peso W i que tiene cada uno del os 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.?
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 ?
Para nuestro caso :
A = Vulnerabilidad Baja.
B = Vulnerabilidad Media a Baja.
C = Vulnerabilidad Media a Alta
D = Vulnerabilidad Alta.
A cada parámetro se le atribuye, durante las investigaciones de campo, una de las cuatro clases
A, B, C, D siguiendo una serie de instrucciones detalladas con el propósito de minimizar las
diferencias de apreciación entre los observadores.
A cada una de estas clases le corresponde un valor numérico Ki que varía entre 0 y 45, como se
observa en el cuadro N º 1.1. Así, por ejemplo, si el parámetro número cuatro "posición del
edificio y de la fundación" corresponde a una configuración insegura desde el punto de vista
sísmico, se le asigna la clase D y el valor numérico K4 = 45.
Por otra parte, cada parámetro es afectado por un coeficiente de peso Wi, que varía entre 0.25 y
1.5. Este coeficiente refleja la importancia de cada uno de los parámetros dentro del sistema
resistente del edificio. De esta forma, el índice de vulnerabilidad VI se define por la siguiente
expresión:
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Ecuación 1.1:
11 VI = ∑Κi Wi
i = 1
Cuadro 1.1
PesoA B C D Wi
1. Organización del sistema resistente 0 5 20 45 1.502. Calidad del sistema resistente 0 5 25 45 1.003. Resistencia convencional 0 5 25 45 1.004. Poscion edificio y Cimentacion 0 5 25 45 0.755. Diafragmas horizantales 0 5 15 45 1.006. Configuracion en planta 0 5 25 45 1.007. Configuracion en elevacion 0 5 25 45 1.008 Distancia máaxima entre muros 0 5 25 45 0.509. Tipo de Cobertura 0 15 25 45 0.2510. Elementos no estructurales 0 0 25 45 0.2511. Estado de conservacion 0 5 25 45 0.25
Clase KPARAMETRO
El cálculo del índice de vulnerabilidad de cada una de las viviendas se efectuó utilizando la
Ecuación 1.1, para lo cual se calificó la clase a la cual pertenecían dichas viviendas en cada uno
de los 11 parámetros, con base en las consultas y con visitas de campo al exterior de las viviendas.
2.2 TIPO DE COMPORTAMIENTO DE LAS EDIFICACIONES SEGÚN EL GRADO
ESPERADO.
Para poder determinar el estado de vulnerabilidad de las edificaciones, es necesario clasificar los
sistemas de construcción en determinado numero de categorías.
Dicha resistencia define el comportamiento sísmico de una edificación, el cual depende de
diversas características como el tipo del sistema estructural, los materiales de construcción, el
tamaño del edificio, mano de obra, estado de conservación, etc.
Teniendo en cuenta dichas investigaciones, Kuroiwa (1992), ha definido cuatro tipos de
comportamiento de las edificaciones según el grado esperado de su resistencia sísmica, esta
clasificación abarca los tipos de edificaciones más comunes que existen en Latinoamérica.
TIPO 1 : CONSTRUCCIONES SISMICAMENTE MUY DEBILES.
Construcciones de tierra, edificaciones de adobe, cuyas dimensiones son de 0.40x 0.60 x 0.12 m.
En promedio, ubicado en la zona del casco urbano antiguo del distrito y alrededores, con techo
ligero flexible, con cobertura de madera o caña cubierta con torta de barro, cimentación de piedra
con barro, mal estado de conservación; sin ningún tipo de refuerzo estructural. y también se ha
querido considerar en este clasificación a las viviendas que se encuentran ubicadas en los cerros
ya que son edificaciones construidas con muros de esteras, cartones , etc. con techos de calamina
o esteras con cartones, Etc
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TIPO 2 : SÍSMICAMENTE DÉBILES.
Edificaciones de albañilería construidas con ladrillo artesanalmente, unidas con arena – cemento,
y se observa la falta de elementos de confinamiento (Columnas, vigas) Columnas que comienzan
en el segundo piso, sin vigas collar en algunos casos con techo ligero y flexible con coberturas de
planchas onduladas de asbesto- cemento, también cañas cubiertas con torta de barro apoyadas
sobre vigas de madera o cañas, con cimentación de concreto simple de regular a buen estado de
conservación. Donde se puede observar la autoconstrucción de las mismas .
TIPO 3: CONSTRUCCIONES LIVIANAS
Edificaciones de albañilería con ladrillo, (0.14 x 0.24 x 0.10 m) fabricados artesanalmente de baja
calidad, unidas con mortero arena- cemento, con columnas y vigas de amarre y techo rígido de
concreto reforzado, aligerado con bloquetas huecas de concreto fabricados artesanalmente de baja
calidad, autoconstruido sin haber tenido dirección técnica, de regular a buen estado de
conservación.
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, vigas de amarre y techo rígido y pesado.
TIPO 4: SÍSMICAMENTE RESISTENTES
Construcciones con muros de albañilería de ladrillo o bloquetas de concreto o ladrillo de arcilla
hechos en fabrica unidos con mortero de arena - cemento, con elementos de confinamiento,
columnas, vigas de amarre y techo rígido de concreto reforzado.
Esta clasificación permite identificar la edificación encuestada ubicándola en uno de los cuatro
tipos, permitiendo luego obtener un resultado global del tipo de edificación en cada sector del
distrito. Para nuestro caso:
T1 = Vulnerabilidad Alta
T2 = Vulnerabilidad Media a Alta
T3 = Vulnerabilidad Media a Baja
T4 = Vulnerabilidad Baja
3. RESULTADOS
Para la evaluación del nivel de vulnerabilidad sísmica se aplicaron las dos metodologías al
Sector 1 del distrito en forma comparativa, verificando los resultados y la calidad de
información disponible se aplicaría una de estas metodologías a todo el Distrito. A continuación
detallamos cada una de las aplicaciones:
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3.1 APLICACIONES DE LAS METODOLOGÍAS EN EL SECTOR 1 DEL DISTRITO.
El levantamiento de información referida hace referencia a una muestra de dos tipologías
típicas del distrito, las de mampostería no reforzada y de mampostería reforzada. La muestra
analizada ha permitido diseñar escenarios de daño razonablemente completos.
Grafico 3.1. DISTRITO DE ATE VITARTE
Sector 1
3.1.1 Resultados de la Aplicación :Metodología del Índice de Vulnerabilidad
Cuadro 3.1.1
PARAMETRO Peso EJEMPLOA B C D Wi
1. Organización del sistema resistente 0 1.50 02. Calidad del sistema resistente 25 1.00 253. Resistencia convencional 45 1.00 454. Poscion edificio y Cimentacion 0 0.75 05. Diafragmas horizantales 5 1.00 56. Configuracion en planta 0 1.00 07. Configuracion en elevacion 25 1.00 258 Distancia máaxima entre muros 25 0.50 12.59. Tipo de Cobertura 0 0.25 010. Elementos no estructurales 0 5 0.25 1.2511. Estado de conservacion 5 0.25 1.25
Clase K
TOTAL ∑= 115
Encontrándose este sector en el rango de la vulnerabilidad Media y Baja. Asignándole la
clase B.
Cuadro 3.1.2
VULNERABILIDAD VA= VULNERABILIDAD BAJAB= VULNERABILIDAD DE MEDIA A BAJA C= VULNERABILIDAD DE MEDIA A ALTA D= VULNERABILIDAD ALTA 2
Gerencia XIV CONIC: ICG Inst
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TOTAL DE VIVIENDAS 10500 2.0%
MUESTRA 210MATERIAL CANT. VIV. %PAREDESLadrillo 80%Adobe 5%Otros 15%TECHOSRiguido 70%Esteras de CañaCalaminaAsbesto CementoELEMENTOSCon Refuerzo 80%Sin Refuerzo 20%VIGAS COLLARCon viga 80%Sin viga 20%Nº PISOS1 Piso 302 a 3 Pisos 70ANTIGÜEDAD 1960-1970ESTADO DE CONSERVACIONBueno 45%Regular 55%Malo 0%
30%
3.1.2 Resultados de la Aplicación :Tipo de Comportamiento Según el Grado Esperado
Encontrándose este sector en el rango de la vulnerabilidad Baja
VULNERABILIDAD SECTO R 1 S
VULN. ALTA 0%
VULN. MEDIA A ALTA 15-20%
VULN. MEDIA A BAJA 20 - 30%
VULN BAJA 30 - 50%
Un 30 % de este sector está conformado por zona industrial, predominan las edificaciones de
albañilería confinada, presentan calles y veredas amplias y bien conservadas, las construcciones no
son tan antiguas y se puede observar que la mayoría de las viviendas son de dos a tres pisos, con
techo rígido con un estado de conservación entre bueno y regular.
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De los resultados obtenidos de la aplicación de las dos metodogias podemos observar, que hay
diferencias de resultados obteniéndose con la primera Metodología Vulnerabilidad de Media a
Baja y con la segunda Metodología Vulnerabilidad Baja.
Para la primera metodología, del Índice de Vulnerabilidad se han asumido en algunos casos
densidades de Muros para el análisis de sus parámetros, no encontrándose información referida a la
estructuración de las viviendas.
Siendo este parámetro importante para en análisis de la metodología, se ha considerado trabajar con
la metodología: Tipo de Comportamiento Según el Grado Esperado, siendo la que más se adaptaba
a nuestros tipos de edificación.
3.2 RESULTADOS FINALES
Para la clasificación de proyección de daños Sísmicamente Muy Débiles y Débiles se han tomado
en cuenta ciertos parámetros referente a la estructuración de las edificaciones como; edificaciones
de adobe con techo flexible y ligero con coberturas de madera o caña con torta de barro de regular a
mal estado de conservación sin ningún tipo de refuerzo estructural.
Gráfico 3.2 Proyección de Daños Sismicamente Muy Débiles
Gráfico 3.3 Proyección de Daños Sismicamente Débiles
Gerenc
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Y la clasificación de proyección de daños Sísmicamente Semi-Resistentes y Resistentes se han
tomado en cuenta edificaciones de albañilería de ladrillo hecho en fabrica unido con mortero de
arena – cemento, con columnas, vigas de amarre y techo rígido de concreto reforzado.
Gráfico 3.4 Proyección de Daños Sismicamente Semi -Resistentes
Gráfico 3.5 Proyección de Daños Sismicamente Resistentes
Gerenc
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Gráfica N º 5.7
VULNERABILIDAD DE LOS SECTORES
4. ANALISIS EN LA ELABORACION DEL PROGRAMA
Para facilitar el proceso se trabajó con el mapa base de CAD que luego una serie de mapas
serían creados a partir de la información obtenida en la base de datos en un Sistema de
Información Geográfica.
Se desarrolló una aplicación de base de datos simple, con plantillas sencillas de captura de
datos, que ayudó al control de calidad durante el proceso de entrada. Una vez los datos fueron
incorporados al sistema, se realizaron rutinas para asegurar el control de calidad de datos
respecto a los elementos geográficos existentes en el mapa base digital, usando el Sistema
Geográfico de Información (GIS), ArcView3.2, la información generada por los gráficos
3.2,3.3,3.4 y 3.5 y los cuadros son procesados en el sistema, produciendo como resultado una
diagnosis de la vulnerabilidad del distrito.
5.CONCLUSIONES
El distrito de Ate - Vitarte tiene una población de 145,504 habitantes en una zona
relativamente pequeña, por eso se concluye que a mayor densidad poblacional, mayor será la
necesidad de viviendas y esto conlleva a la autoconstrucción por la misma población, y a la
mala utilización de los materiales.
La Importancia del estudio estuvo dirigido a las edificaciones cuyo uso principal es
residencial, las de otro uso, consideradas como edificaciones esenciales, como aquellas que
tiene un potencial de pérdidas grandes y requieren de un estudio individual y detallado, lo que
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hace que no se les incluya en un estudio de este alcance; no se debe de ignorar que constituyen
un riesgo latente por lo que deben de ser evaluados en posteriores estudios.
Los resultados obtenidos hacen referencia a una muestra de dos tipologías típicas del distrito,
las de mampostería no reforzada y de mampostería reforzada. La muestra analizada ha
permitido diseñar escenarios de daño razonablemente completos.
El método del índice de vulnerabilidad es adecuado para implementarlo en grandes
ciudades(aplicación a nivel urbano), solo en el caso que se disponga de la información mínima
necesaria para evaluar la calidad sismorresistente.
TOR 01 abilidad BajaSECTOR 02 Vulnerabilidad Media y Baja SECTOR 03 Vulnerabilidad Media y Alta SECTOR 04 Vulnerabilidad Alta
SECTOR VULNERABILIDAD
SEC Vulner
Del plano V-1 (Clasificación de la Vulnerabilidad Sísmica ) se concluye que el 3% de las
viviendas presentan una Vulnerabilidad Alta , el 47% Vulnerabilidad de Media a Alta , el
37% Vulnerabilidad de Media a Baja y el 13% una Vulnerabilidad Baja.
SECTOR 05 Vulnerabilidad Media y Baja
Moderada y Al a edad de las
iones cartográficas, manuales o automáticas. Comienza con la creación de bases de
datos cartográfica basada en el GIS. La habilidad para desplegar el resultado de las consultas
Mapa de Vulnerabilidad sísmica del distrito de Ate Vitarte
La vulnerabilidad de las edificaciones del distrito a nivel general se encuentran entre
ta debido a la falta de aplicación de normas sísmicas, a l
edificaciones y a la mala utilización de los materiales, esto se debe a la moderada peligrosidad
de Lima
El proceso de hacer mapas con GIS es mucho más flexible que las tradicionales
aproximac
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en forma geográfica es una gran ventaja por si misma, pero un GIS ofrece algo mucho más
importante, la capacidad única de efectuar análisis espacial, permitiendo efectuar y responder
a preguntas que están más allá del alcance de las bases de datos tradicionales
COMENDACIONES
Se recomienda desarrollar funciones de vulnerabilidad para las restantes tipologías existentes
en el distrito. Para estudios cuantitativos se recomienda aplicar metodologías
5. RE
más avanzadas
en el riesgo sísmico de edificaciones. Estas metodologías deben de
propuestas que permitan reducir la
Geográfica e incorporar las mejoras del software y equipos que permitan
5. RE
• C o Piloto de Vulnerabilidad en Viviendas de 1 y 2 pisos
del Barrio Cuarto de Legua en el Cono Cañaveralejo Colombia. Tesis Doctoral
, "Vulnerabilidad Sísmica de las Edificaciones de Moquegua y Tacna". Tesis
• e, Zonificación
de análisis que involucr
incorporar parámetros básicos de la acción sísmica más adaptados al estudio del
comportamiento dinámico de estructuras, como por ejemplo la aceleración del suelo, los
desplazamientos, aceleraciones y velocidades espectrales, o los desplazamientos permanentes,
dependiendo del tipo de estructura o infraestructura.
En aquellas zonas que presentan un alto nivel de vulnerabilidad, se recomienda que sean
evaluadas con métodos cuantitativos, por instituciones con equipamiento y laboratorios
especializados, para que las analicen y brinden
vulnerabilidad.
Las principales recomendaciones referentes a la herramienta informática que se utilizó hace
referencia a los datos. Por lo tanto recomendamos estar atentos a la evolución de los sistemas
de Información
tratamiento más amigable de la información y su exportación para ser utilizadas en otros
entornos. Pero lo que realmente permite este tipo de estudios es la creación y mantenimiento
de bases de datos completas y fiables.
FERENCIAS
havarria Daniel y Gómez Daniel. Estudi
• Lazares Fernando
de Grado. Universidad Nacional de Ingeniería.
Reque Córdova Kelly, “Vulnerabilidad Sísmica del Distrito de Ate Vitart
automatizada en Base a Sistemas de Información Geográfica,. Tesis de Grado. UNSLG de Ica,
Perú, 2003
• Norma de Diseño Sismorresistente E – 0.30. Segunda Edición, Lima – Perú, 1997.
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