Protección de las Escuelas contra los...

ProtecciProteccióón de las Escuelas n de las Escuelas contra los Terremotoscontra los Terremotos

..

Oscar A. López, IMME-FI-UCV, FONACITAcademia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat

Desempeño de Escuelas en sismos pasados

Indicadores de Riesgo

..Objetivos Objetivos

Oscar A. López, IMME-FI-UCV

I- Experiencia Internacional ..

26 eventos

1933-2008


..China, 2008China, 2008 MMww= 7,9 = 7,9 6.898 escuelas destruidas

Miles de niñosmurieron


17.000 escuelas destruidas

19.000 niñosmurieron

..Cachemira, 2005Cachemira, 2005 M= 7,6 M= 7,6


..TurquTurquíía, 2003a, 2003 M= 6,4 M= 6,4 68 % de las muertes estaban en edificiosescolares


..Experiencia internacional Experiencia internacional Caso California

70 Escuelas destruidas en 1933 (M = 6,3)

Ley Field, 1933: NormasNormas, Revisión, Inspección

1968: AdecuarAdecuar escuelas pre-1933

Actual: AdecuaciAdecuacióón n de Escuelas pre-1973


..Experiencia internacional Experiencia internacional Caso Perú

1970: 6730 Aulas colapsaron

1977: Nueva Norma

1997: Nueva Norma

2001: Sismo de Arequipa


..Experiencia internacional Experiencia internacional Sismo de Arequipa, 2001, M= 7,9

E. E. FierroFierroMuchas escuelas seriamente dañadasOscar A. López, IMME-FI-UCV

..Experiencia internacional Experiencia internacional Arequipa, 2001

Norma de 1977Norma de 1977

M. M. BlondetBlondet Oscar A. López, IMME-FI-UCV

..Experiencia internacional Experiencia internacional Arequipa, 2001

Norma de 1997Norma de 1997¡¡Sin daSin dañños!os!

M. M. BlondetBlondet Oscar A. López, IMME-FI-UCV

..Esfuerzo InternacionalEsfuerzo Internacional2006

OECD PRESS RELEASE“World experts call for action onseismic risks for schoolchildren”:

ONU

¡Escuelas antiguas y nuevas! Oscar A. López, IMME-FI-UCV

..Esfuerzo InternacionalEsfuerzo Internacional

CanadCanadáá: Columbia Brit: Columbia Britáánica (2006) nica (2006) Refuerzo de 750 edificios escolaresRefuerzo de 750 edificios escolares

JapJapóón (1996n (1996--2006): Refuerzo de las escuelas2006): Refuerzo de las escuelas

Grecia (2004): Refuerzo de 500 escuelasGrecia (2004): Refuerzo de 500 escuelas


II- Experiencia nacional..


..EfectosEfectosSismo Año Mag. Efectos en Escuelas

Barquisimeto 1950 ≥ 5 Daño considerable a una escuela en El Tocuyo

Carúpano 1957 6,6 Dañado el Grupo Escolar Rojas Paúl en Río Caribe y agrietadas las paredes del Grupo Escolar de Irapa

Trujillo 1965 5,2 Daños graves en la escuela de las Mesitas

Guiria 1968 7,2 Daños en el Grupo Escolar de Irapa. Los Liceos de Guiria y Río Caribe sufrieron daños importantes.

Carúpano 1969 5,4 En Irapa se acabó de desplomar la escuela y se dañó el Grupo Escolar Jesús Machado.

Carúpano 1974 6,1 Varias edificaciones escolares de concreto armado sufrieron daños estructurales.

Carúpano 1974 5,7-6,1

Daños estructurales en 15 planteles escolares localizados en Carúpano y alrededores.


..EfectosEfectosSismo Año Mag. Efectos en Escuelas San Pablo 1975 6,1 Daños en instalaciones escolares de Quibor

Curarigua 1975 4,4 Daños moderados en una escuela de Río Tocuyo

El Tocuyo 1977 ¿? Pequeñas grietas en pared del Liceo de El Tocuyo

Táchira 1980 5,0 Daños menores en la unión entre paredes y columnas cortas en una escuela de 2 niveles de concreto armado en San Antonio del Táchira.

Táchira 1981 5,5 Daño estructural importante en columnas cortas de escuela de concreto armado de 2 niveles en San Antonio del Táchira y de un nivel en Ureña.

El Pilar 1986 6,1 Agrietamiento diagonal en ambas caras en una columna y fisuras en tabiques en la escuela de Tunapuy.Daños menores en escuela en Cumaná y en dos escuelas en Cariaco.

..EfectosEfectosSismo Año Mag. Efectos en Escuelas

Boca del Tocuyo y Tocuyo de la Costa

1989 6,0 Daños en dos edificaciones escolares de dos plantas en Boca del Tocuyo y Tocuyo de la Costa.

Curarigua 1991 5,3 Daño estructural consistente en falla por cortante en tres columnas cortas de la escuela de Arenales de 2 niveles y en el tanque de agua elevado de otra estructura.Grietas en mampostería y caída de friso en escuela en el sector Calicanto.

Cariaco 1997 6,8 Cuatro edificios escolares derrumbados; otros 33 sufrieron daños estructurales severos, 66 daños moderados y 398 daño estructural ligero.

..SSííntesis de Efectosntesis de Efectos16 eventos; 1950-1997

Sucre:7Lara: 5 Táchira: 2Falcón: 1Trujillo: 1

M entre 4,4 y 7,2Oscar A. López, IMME-FI-UCV

..Sismos en VenezuelaSismos en VenezuelaCarúpano, 1974 M = 5,7-6,1

Antiguo IAntiguo IG. E. G. E. PetricaPetrica de de QuilarteQuilarte


..Sismos en VenezuelaSismos en VenezuelaCarúpano, 1974 M = 5,7-6,1

Antiguo IAntiguo IG. E. Manuel M. Urbaneja G. E. Manuel M. Urbaneja


..Sismos en VenezuelaSismos en Venezuela

G. E. Manuel Felipe G. E. Manuel Felipe RugelesRugeles

San Antonio del Táchira, 1981 M=5,5

Antiguo IAntiguo I

FunvisisFunvisis



Escuela X Escuela X

El Pilar, 1986 M = 6,1

Antiguo IAntiguo I

A. A. MalaverMalaver--FunvisisFunvisis



U. E. U. E. AnanAnanííasas CotteCotte

Curarigua, 1991 M = 5,3

Antiguo IAntiguo IAntiguo IAntiguo I

A. MorA. Moróónn


..a ~ 0,08 g

Movimiento moderado Movimiento moderado


4 edificios escolares derrumbados (4/7)

..Cariaco, 1997 M= 6,9 Cariaco, 1997 M= 6,9

A. A. MarinilliMarinilliOscar A. López, IMME-FI-UCV

..Cariaco, 1997Cariaco, 1997


..Cariaco, 1997Cariaco, 1997

Traza de la falla

D = 35 cm.Caribe

Sur América


..Cariaco, 1997Cariaco, 1997Mw = 6,9

Cumaná•

a ~ 0,52 g


..1. Escuela Valent1. Escuela Valentíín Valienten ValienteDos edificios: Falla similar

Edificio 1Edificio 2

JL AlonsoJL Alonso Oscar A. López, IMME-FI-UCV

Desplazamiento en la dirección larga

Escuela ValentEscuela Valentíín Valienten Valiente ..

FEDEFEDE Oscar A. López, IMME-FI-UCV

..Fallas de Columnas cortasFallas de Columnas cortas


..Columnas cortas Columnas cortas

Valentín Valiente Otra escuela similar

Ventilación-Iluminación


..Columna corta es frColumna corta es fráágil gil


..Escuela ValentEscuela Valentíín Valienten Valiente


Escuela ValentEscuela Valentíín Valienten ValienteColumnas cortasSin vigasColumnas débiles

..

(escuela idéntica)Oscar A. López, IMME-FI-UCV

..Poca capacidad de Poca capacidad de disipacidisipacióón de energn de energíía a

Refuerzo transversal insuficiente

N. FernN. Fernáándezndez Oscar A. López, IMME-FI-UCV

..Acero transversal Acero transversal Permite la deformación de la columna

Poco acero transversal

Abundanteacero

transversal

UC BerkeleyUC BerkeleyOscar A. López, IMME-FI-UCV

..Modelos MatemModelos MatemááticosticosParedes

Banco

Carga hasta el colapso:


..

0

10

20

30

40

0 1 2 3 4 5 6 7

Secuencia de Falla Secuencia de Falla C

arga

(Cor

te B

asal

, ton

s)

Desplazamiento (cm.)


..Secuencia de Falla Secuencia de Falla

Escuela ValentEscuela Valentíín Valiente n Valiente


..Demanda / Capacidad Demanda / Capacidad C

arga

(ton

s)

0

10

20

30

40

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Desplazamiento (cm)

Demanda : 17 cm Capacidad : 6,7cmOscar A. López, IMME-FI-UCV

..2. Liceo R. Mart2. Liceo R. Martíínez C.nez C.

Antes Después


..Dos edificios: misma falla Dos edificios: misma falla

Aplastamiento de la planta baja


JL AlonsoJL Alonso Oscar A. López, IMME-FI-UCV

..Fallas en columnas cortasFallas en columnas cortas


..DinDináámica nomica no--lineal lineal

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0 5 10 15 20 25 30 35

a/g

seg.

Oeste

Este


..Carga Carga -- DeformaciDeformacióón n Oeste

Deriva ( o/o o )

3

2

1to

ns

EntrepisoOscar A. López, IMME-FI-UCV

..Liceo R. MartLiceo R. Martíínez C.nez C.

Aplastamiento de la planta baja



..Causas de la Falla Causas de la Falla

Poca resistencia y rigidezColumnas cortasDetallado insuficiente

Deficiencias conceptuales; Normas insuficientesOscar A. López, IMME-FI-UCV

III- Situación de las Escuelas Existentes

..


..Amenaza real Amenaza real 02 al 8 de Enero, 2009FUNVISIS


..Sismos en Venezuela Sismos en Venezuela

FunvisisFunvisis Oscar A. López, IMME-FI-UCV

..Planteles Planteles

ZonaAceleración

(g)Número de Planteles

% de Planteles

7 0,52 556 2,06 0,46 1115 3,95 0,39 11328 40,34 0,33 6516 23,23 0,26 5655 20,12 0,20 2043 7,31 0,13 507 1,80 - 399 1,4

Total = 28.119 100

..Amenaza Amenaza 28.119 planteles

30 %

70 %

G. Coronel, N. BetancourtG. Coronel, N. BetancourtOscar A. López, IMME-FI-UCV

....

Valentín Valiente Otra escuela similar

Escuelas RepetidasEscuelas RepetidasAntiguo I

103103


Liceo RMC

Cajetón

..Escuelas RepetidasEscuelas Repetidas

Otra escuela similar

376376


Van 92

Cariaco 1997

Sistema R

..Escuelas RepetidasEscuelas Repetidas


..Escuelas RepetidasEscuelas RepetidasAntiguo II 107107


..Escuelas antiguas Escuelas antiguas Construidas con normas insuficientes

MOP 1939 1p194719551967

COVENIN 19821998, 2001: 70+123 p


..IV. Indicadores de Riesgo


..Tres Fases Tres Fases

1- Localización y edad

2- Inspección corta

3- Estudios detallados

Indicadores para la toma de decisionesOscar A. López, IMME-FI-UCV

..1- Evaluación a partir de la edad y

la Localización

Normas: 193919471955196719821998, 2001:

Indicadores de Riesgo Indicadores de Riesgo

HipHipóótesis: cumplimiento normativotesis: cumplimiento normativo


..Curva de Capacidad

Sin Daño Moderado Severo Colapso

Fuer

za c

orta

nte

basa

l

Desplazamiento en el último piso

Ligero

3/4 uy uy 5/4 uy ui uu

EPPEPP

Capacidad y DaCapacidad y Dañño o


..Valores

Resistencia cedente:

DesplazDesplaz. cedente:. cedente:

DesplazDesplaz. . úúltimo:ltimo:

2ey

1

1y )

2πT

(g..WV

.βα

u =

yu u.u μ=

Vy / W NP

Curva de Capacidad Curva de Capacidad


..

Resistencia cedente: Vy / W

PerPerííodo efectivo: odo efectivo: TTee

Capacidad dCapacidad dúúctil: ctil: μμ

ParParáámetros bmetros báásicos:sicos:

Curva de Capacidad Curva de Capacidad


..Demanda de desplazamiento; Amenaza

2eea3210d )π/2).(T(T.S.C.C.CC=u

Demanda Demanda

CoveninCoveninFemaFema 356356ATC 40ATC 40MPAMPA


..

Daño estimado

Sin Daño Moderado Severo Colapso

Fuer

za c

orta

nte

basa

l

Desplazamiento en el último piso

Ligero

3/4 uy uy 5/4 uy ui uu

Demanda

**

DemandaDemanda--CapacidadCapacidad


..Escuela de 2 pisos en Caracas

Edificio según la Norma

Cortante Basal Resistente/Peso

Vy/W

Caracas

1939 0,8 2 0,1801947 0,8 2 0,2031955 0,8 2 0,1871967 0,8 3 0,3041982 0,6 4 0,3351998 0,6 4,5 0,396

PeríodoEfectivo

Te(s)

Factor de Capacidad

Dúctilμ

Ejemplo Ejemplo


..Amenaza Sísmica:Período de Retorno de 475 años

0,0

0,5

1,0

1,5

0,0 0,5 1,0 1,5

Período (s)

Ace

lera

ción

esp

ectra

l, Sa Cumaná

Caracas

Maracaibo

Ace

lera

cios

esp

ectra

l, Sa

Ejemplo Ejemplo


..Estimación de Daños:

Colapso

Severo

Moderado

Ligero

Sin Daño

1939 1947 1955 1967 1982 1998

Dañ

o Es

truc

tura

l

Ejemplo Ejemplo


..Aceleración - Daños

Dañ

o Es

truct

ural

0

1

2

3

4

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

Norma 1939

Norma 1998

Ligero

Moderado

Severo

Colapso

Aceleración (g)

Dañ

o Es

truct

ural

0

1

2

3

4

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

Norma 1939

Norma 1998

Ligero

Moderado

Severo

Colapso

Aceleración (g)

Ejemplo Ejemplo


..Cariaco 1997:CalibraciCalibracióón n


..Necesidad de InformaciNecesidad de InformacióónnCensoNacional

Número de edificios:

Edificio 1: Edificio 2: Edificio 3: Edificio 4:




20. NÚMERO DE EDIFICIOS

21. NÚMERO DE PISOS DE CADA EDIFICIO

22. ESTIME EL AÑO DE CONSTRUCCIÓN DE CADA EDIFICIO

23. TIPO DE CONSTRUCCIÓN DE CADA EDIFICIO

Tipo 13(Rural modificado)

Tipo 10 Tipo 11(Parasoles)

Tipo 12( Rural)

Tipo 7 Tipo 8 Tipo 9

( y g )

Tipo 14(Otros)

Tipo 4 (Columnas y Vigas de Concreto)

Tipo 6(concreto, metal)

Tipo 5 (Columnas y Vigas metálicas)

Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3

En cursoEn cursoOscar A. López, IMME-FI-UCV

..2- Evaluación a partir de una inspección corta

ÍÍndice de Riesgo: Ir = ndice de Riesgo: Ir = IaIa . . IvIv . . IpIp(relativo)(relativo)

IaIa = Amenaza: 0 a 1= Amenaza: 0 a 1

IvIv = Vulnerabilidad: 1 a 100= Vulnerabilidad: 1 a 100

IpIp = Poblaci= Poblacióón escolar: 0,5 a 1n escolar: 0,5 a 1

Ir = 0 a 100Ir = 0 a 100

Indicadores de Riesgo Indicadores de Riesgo


..ÍÍndice de Amenaza: ndice de Amenaza: IaIaAmenaza Sísmica

Zona Sísmica(Covenin 1756)

ÍndiceIa

Muy Alta 7 1Muy Alta 6 0,875Alta 5 0,750Alta 4 0,625Moderada 3 0,50Moderada 2 0,375Baja 1 0,25No considerada 0 0


..ÍÍndice de ndice de Vulnerabilidad:IvVulnerabilidad:Iv

Iv=I1+I2+I3+I4+I5

II11= Tipo estructural= Tipo estructuralII22= Antig= AntigüüedadedadII33= Irregularidad= IrregularidadII44= Condici= Condicióón Geotn GeotéécnicacnicaII55= Grado de Deterioro= Grado de Deterioro


..Tipo estructural: ITipo estructural: I11Tipo de Estructura I1

Sistema Prefabricado constituido por componentes de concreto

10

Sistemas cuyos elementos portantes para cargas gravitatorias son muros de mampostería no reforzada

8

Pórticos de concreto armado con una dimensión de columna menor o igual a 20 cm

N+4

Pórticos de concreto armado con dimensiones de columnas entre 20 y 30 cm

N+2

Pórticos de concreto armado con dimensiones de columnas mayores o iguales a 30 cm

N

..AntigAntigüüedad: Iedad: I22

Año de Construcción I2

Antes de 1968 20

Entre 1968 y 1982 10

Entre 1982 y 1998 2

Después de 1998 0

Cambio de NormasCambio de Normas


..Irregularidad: IIrregularidad: I33

Irregularidad Cuantificación I3

Porcentaje de columnas cortas

-Más de 50% 8

-Entre 20% y 50% 5

-Menos de 20% 2

-Sin columnas cortas 0

Entrepiso Blando Aumento sustancial en paredes, en relación a entrepisos adyacentes

6

Sin vigas en ambas direcciones 8

Sin vigas en una dirección 6

Vigas planas en ambas direcciones 3

Vigas planas en una dirección 2

Deficiencia de vigas

Columnas Cortas

..Irregularidad: IIrregularidad: I33

Irregularidad Cuantificación I3

Forma no rectangular, o rectangular con aberturas

3

Forma rectangular sin aberturas significativas

0

Discontinuidad Vertical

Columnas que no son continuas en todo el edificio

7

Losas a distintos niveles 3

Losas al mismo nivel 1,5

Choque entre edificios

Forma de la Planta


..CondiciCondicióón geotn geotéécnica: Icnica: I44

Condición de Geotecnia I4

a) Evidencia de asentamientos en las fundaciones

4

b) Construcción sobre una ladera 3

c) Cercanía a un talud 3


..Grado de deterioro: IGrado de deterioro: I55

Grado de Deterioro I5

Severo 9Menor 4Severo 5Menor 3Severo 8Menor 4Bueno 0

Regular 2Malo 3

d) Estado general de mantenimiento

c) Corrosión en el acero

b) Agrietamiento en tabiquería

a) Agrietamiento en elementos estructurales


..ÍÍndice de Poblacindice de Poblacióón: n: IpIp

Población Escolar(Nº de Estudiantes)

ÍndiceIp

Menor a 100 0,50

Entre 100 y 500 0,75

Entre 500 y 1000 0,85

Mayor a 1000 1Oscar A. López, IMME-FI-UCV

..Ejemplo 1Ejemplo 1

ÍÍndice de Riesgo: Ir = ndice de Riesgo: Ir = IaIa . . IvIv . . IpIp

EscuelaEscuela Ia Iv Ip Ir

Valentín Valiente

1 52,7 0,85 44,8

Liceo RMC

1 43,7 1 43,7


..Ejemplo 2 Ejemplo 2

34 Edificiosen el Edo. Carabobo

A. A. MarinilliMarinilli--N. FernN. Fernáándezndez

..Ejemplo 2 Ejemplo 2 Índice de Vulnerabilidad

0

20

40

60

80

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33

Edificio N°

Índi

ce d

e Vu

lner

abili

dad

(Iv)

Derrumbados en Cariaco


..Ejemplo 2 Ejemplo 2 Índice de Riesgo

0

20

40

60

80

26 17 5 18 10 29 33 30 20 6 21 8 25 28 34 1 7 32 3 24 22 16 27 14 13 11 2 9 4 12 23 19 15 31

Edificio Nº

Índi

ce d

e R

iesg

o (Ir

)

Cumaná

Carabobo

San Fernando

Derrumbados en Cariaco


..ExtensiExtensióónn

Cariaco 1997Cariaco 1997

Incorporar riesgos no estructuralesIncorporar riesgos no estructurales


..Mobiliario

Volcamiento en CariacoVolcamiento en Cariaco


..Anclaje de paredes

Riesgos no estructuralesRiesgos no estructurales


..Anclaje de mobiliario

Riesgos no estructuralesRiesgos no estructurales


..Conclusiones Conclusiones 1. Hay una amenaza real 02 al 8 de Enero, 2009

FUNVISIS


..Conclusiones Conclusiones 2. Eventos de 1974, 1981, 1986, 1991, 1997Eventos de 1974, 1981, 1986, 1991, 1997

Riesgo elevado en planteles antiguos

¡Se derrumbaron y pueden derrumbarse!Oscar A. López, IMME-FI-UCV

..Conclusiones Conclusiones 3. Normas antiguas son insuficientes

4. La metodología propuesta para la determinación de Indicadores de Riesgopuede aplicarse a un número grande de escuelas

5. Facilita la toma de decisiones y la planificación a corto, mediano y largo plazo


..1. Promover el refuerzo a corto plazo de los

planteles similares a los que se cayeron en Cariaco

2. Revisar la correcta aplicación de las normas en los planteles nuevos

Recomendaciones Recomendaciones


ProtecciProteccióón de las Escuelas n de las Escuelas contra los Terremotoscontra los Terremotos

..

Oscar A. López, IMME, FI, UCVAcademia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat

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