Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructuralenergéticos se refiere a la Norma ISO 14014 que marca...

1

Sociedad Mexicana de Ingeniería EstructuralSociedad Mexicana de Ingeniería Estructural

ESTUDIO DE ASPECTOS MEDIOAMBIENTALES EN LA VIVIENDA DE INTERÉS SOCIAL Y SU INFLUENCIA EN EL DISEÑO

Horacio Ramírez de Alba1, David de León Escobedo

2, Luis Alejandro Escamilla Hernandez

3,

Marcos Mejía López 4 y Elizabeth Adriana Valdez Medina

5

RESUMEN

La construcción es una de las prácticas que más afectan al medio ambiente, por tanto se establece analizar y

evaluar las partes de la ingeniería estructural referentes al diseño, comportamiento y durabilidad de la

vivienda de interés social que más influye en el impacto al medio ambiente para las cuatro tipologías

estructurales de mayor uso en el Estado de México. Se establece un modelo con las características generales

de la vivienda de interés social, posteriormente se calcula la vida útil mediante análisis de vulnerabilidad

considerando el estado real de las viviendas, el cálculo del índice de daño probable con el método de

Montecarlo y con ello calcular la probabilidad de daño para diferentes escenarios de intensidad sísmica;

finalmente se realiza el análisis energético con el método de las BEES para las tipologías estructurales y se

relaciona con el comportamiento estructural esperado.

ABSTRACT

Construction is one of the practices that affect the environment, therefore set out to analyze and evaluate the

parties relating to structural engineering design, performance and durability of the social housing that

influence the impact to the environment for the four structural types most commonly used in the Estado de

México. To that end by establishing a model principle generally encompasses the characteristics of social

housing, then life is calculated by considering the vulnerability analysis of the actual state of the housing, the

calculation of the probable damage to Monte Carlo method and thus calculate the probability of damage for

different scenarios of seismic intensity, and finally energy analysis is performed with the BEES method for

structural types and is related to the structural behavior expected.

INTRODUCCIÓN

Considerando que la industria de la construcción causa impactos ambientales importantes, se hace necesario

investigar las cargas energéticas implícitas en los materiales y los procesos. La presente ponencia se refiere en

particular a la construcción de vivienda en el Estado de México y tiene como objetivo estudiar el

comportamiento estructural de un prototipo representativo para los tipos de muros más usuales, en función de

la durabilidad y los consumos energéticos correspondientes. Se consideran cuatro sistemas para la

construcción de los muros, tres de ellos corresponden a los de mayor uso en la zona de estudio, que son: a)

ladrillos de barro cocido, más conocidos en el medio local como tabiques, b) bloques macizos de concreto

ligero, conocido como tabicón y c) piezas cerámicas industrializadas de barro extruido. Se agregó el sistema

de muros de adobe al tomar en cuenta que es un material de menor impacto ambiental. Para los propósitos de

este trabajo, en lo que respecta a los consumos energéticos, sólo se consideraron los materiales y procesos de

1 Profesor e Investigador de la Facultad de Ingeniería, UAEM, Cerro de Coatepec s/n, Ciudad Universitaria.

Toluca Estado de México. Teléfono (722) 2 13 37 65 ext. 1095 [email protected]. 2 Director de la Facultad de Ingeniería, UAEM, Cerro de Coatepec s/n, Ciudad Universitaria. Toluca Estado

de México. Teléfono (722) 2 13 37 65 ext. 1095 [email protected] 3 Profesor e Investigador de la Facultad de Ingeniería, UAEM, Cerro de Coatepec s/n, Ciudad Universitaria.

Toluca Estado de México. Teléfono (722) 2 13 37 65 ext. 1095 [email protected] 4 Profesor e Investigador de la Facultad de Arquitectura y Diseño, UAEM. Cerro de Coatepec s/n, Ciudad

Universitaria. Toluca Estado de México [email protected]. 5 Estudiante de la Maestría en Ingeniería, Facultad de Ingeniería, UAEM, Cerro de Coatepec s/n, Ciudad

Universitaria. Toluca Estado de México. Teléfono (722) 2 13 37 65 ext. 1095 [email protected]

mailto:[email protected]





XVII Congreso Nacional de Ingeniería Estructural León, Guanajuato 2010.

2

los muros de carga del prototipo considerando que las losas, acabados, instalaciones y otros componentes

permanecen invariables.

En los apartados siguientes se describe la metodología seguida, se presentan los principales resultados

encontrados y una discusión de los mismos en términos de la durabilidad esperada y los consumos energéticos

de forma comparativa para los sistemas de muros estudiados. Con estas bases, se presentan recomendaciones

de uso y se proponen criterios generales para incluir aspectos medioambientales en el diseño de vivienda de

interés social.

METODOLOGÍA

El marco teórico se refiere a los requerimientos de resistencia y servicio que marca el Reglamento de

Construcciones para el Distrito Federal y sus Normas Técnicas Complementarias, y en cuanto a los consumos

energéticos se refiere a la Norma ISO 14014 que marca las principales etapas para el Análisis de Ciclo de

Vida.

Para llegar al objetivo planteado, se recurrió a la siguiente metodología:

1. Definición de la zona de estudio y la investigación de las principales características de la vivienda de

interés social.

2. Propuesta de un prototipo de vivienda representativo y la investigación en campo y en laboratorio de

las principales propiedades físicas y mecánicas de los materiales, así como de los procesos de

fabricación.

3. Definición del prototipo de vivienda de interés social y su análisis holístico para los cuatro sistemas

estructurales en estudio, lo que incluye:

a. Identificación de los contaminantes emitidos en la fase de extracción de la materia prima de los

materiales para construcción.

b. Identificación de los contaminantes emitidos en la fabricación y puesta en obra de los materiales

para la construcción.

c. Pruebas de laboratorio para evaluar la resistencia de los materiales para inferir sus variaciones de

las propiedades mecánicas.

d. Análisis y diseño estructural para cada uno de los sistemas estructurales.

e. Análisis detallado del proceso constructivo, así como el análisis de costos para cada uno de los

sistemas estructurales

4. Evaluar la vida útil de las estructuras para cada una de las propuestas, lo que implica:

a. Análisis de vulnerabilidad de las viviendas en estudio, tomando en cuenta la zona en la cual están

asentadas, de acuerdo a los siguientes puntos:

i. Encuesta para conocer las principales deficiencias constructivas que pudieran afectar la vida

útil de las estructuras.

ii. Calculo de acelerogramas sintéticos para sismos representativos de ocurrencia frecuente,

ocurrencia ocasional, rara y muy rara, en la ciudad de Toluca. Esto con base en datos de

investigaciones hechas previamente en la FI UAEM.

iii. Con base en lo anterior se calcula el desplazamiento de los diferentes niveles de la estructura

por medio de un análisis modal espectral, variando la rigidez de acuerdo al material empleado

y con los datos del estudio de laboratorio hecho previamente.

iv. Se calcula el índice de daño en función del desplazamiento obtenido por medio de un análisis

de simulación de Montecarlo donde las variables denominadas como ―supuestos‖ son la rigidez

que depende de los materiales (ya que la estructuración es la misma para todas las casas) así

como las cargas, el tipo de espectro de respuesta el cual depende de la probabilidad de

ocurrencia de los sismos antes mencionados, entre otras.

v. Con los resultados del análisis de Montecarlo se realiza el análisis de sensibilidad el cual sirve

para saber cuál es la variable que más influye en la durabilidad de las viviendas y cuál podría

ser omitida sin que los resultados se vieran afectados.

b. Una vez calculado el índice de daño global se procede a calcular la probabilidad de daño referido a los

rangos: leve, moderado, severo, muy severo.

c. Con el análisis anterior se estará en la posibilidad de calcular la vida útil relativa, para cada uno de los

sistemas estructurales propuestos.

3


Resultados

Mediante la observación directa y la aplicación de encuestas en zonas habitacionales representativas en el

Estado de México, se identificaron las principales características de la vivienda de interés social. En cuanto a

los principales materiales para la construcción de los muros de carga, se obtuvieron los porcentajes que se

muestran en la Tabla 1.

Tabla 1 Principales materiales de construcción para muros en viviendas de interés social.

Material Porcentaje de uso

Tabique Rojo 11%

Tabicón 80%

Piezas Huecas 8%

Concreto 1%

Adobe 0%

En cuanto a la cimentación se encontró que 52 por ciento cuentan con zapatas corridas de mampostería, 36

por ciento con losas de cimentación y 4 por ciento con zapatas aisladas o corridas de concreto reforzado. El

resto, o sea 8 por ciento con elementos combinados. Prácticamente todas las viviendas cuentan con losas de

concreto reforzado en entrepisos y azoteas. La mayor parte de las viviendas (75%) fueron construidas en

terrenos de menos de 100 m2, y su construcción se realizó para la mayor parte (60%) en los últimos 15 años.

PROTOTIPO

Se generó un prototipo representativo mismo que se muestra en el plano de la Figura 1 y una vista isométrica

en la Figura 2.

Figura 1. Dimensiones generales del prototipo


4

Figura 2 Isométrico del prototipo

Los muros del prototipo se supusieron construidos por cuatro diferentes sistemas de muros de carga: a)

tabique rojo recocido, b) tabicón, c) piezas cerámicas extruidas, y d) adobe. Se investigaron los procesos de

producción de estos materiales para posteriormente utilizar los datos en el análisis de ciclo de vida, en

particular se identificaron los contaminantes emitidos en las fases de extracción de la materia prima, procesos

de fabricación y construcción. Las principales propiedades físicas y mecánicas obtenidas mediante ensayes de

laboratorio, se muestran en la Tabla 2

Tabla 2. Comparación de los resultados obtenidos para los diferentes materiales Material F*m

kg/cm² Modulo de Elasticidad (E ) kg/cm² V*

kg/cm² Peso Volumétrico

kg/m³

Adobe 4.63 5038.76 2 1600

Tabique 17.95 20960 3.5 1500

Cerámicas 37.28 22368 3 2200

Tabicón 17.42 13984 3 2200

Diseño estructural

Por medio del programa ANEM gcw se revisó la capacidad de muros de carga, bajo los lineamientos que

marcan las Normas Técnicas para el Diseño y Construcción de Estructuras de Mampostería, con lo cual se

realizó el diseño estructural del prototipo para los cuatro sistemas de muros de carga considerados, con los

resultados de laboratorio antes reportados y un espectro de diseño sísmico aplicable a la zona de estudio. Se

demostró que con los procedimientos de diseño convencionales el comportamiento estructural resulta

satisfactorio para los tres sistemas de muros más usuales al agregar elementos convencionales de refuerzo

para lograr muros confinados. En el caso del adobe no se logró contar con la resistencia suficiente para las

propiedades usuales de este material, sin embargo se decidió continuar con las partes referentes a los

consumos energéticos para compararlo con los otros sistemas.

Costos

Con base en los planos estructurales y mediante el programa NEODATA para el análisis de precios unitarios

se calcularon los costos directos considerando los costos de materiales, mano de obra y herramientas, para

precios de enero 2010. Como resumen de esta parte en la Figura 3 se muestra el impacto de los diferentes

conceptos para los tres sistemas de muros usuales, además en la Tabla 3 se muestra los resultados

comparativos del costo total.

5


Figura 3. Impacto de los conceptos en el costo de la obra

Tabla 3 Comparación de costos

Material Costo Comparativo

Piezas cerámicas $ 330,391.7 100.0%

Tabicón $ 295,329.8 89.4%

Tabique rojo recocido $ 306,024.3 92.6%

Estimación de la vida útil

Sobre la base del estado real estimado de las viviendas en cuanto a sus probables deficiencias y daños, se

cálculo la vida útil con la secuencia que esquemáticamente se presenta a continuación:

Para el paso del análisis de vulnerabilidad, primero se realizaron encuestas para estimar la deficiencias

estructurales y daños que pudieran presentarse en casos representativos, en seguida se calcularon

acelerogramas sintéticos representativos utilizando registros de movimientos sísmicos en la brecha de

Guerrero y para diferentes escenarios de intensidad, con esto y mediante un análisis probabilístico se calculan

las curvas de fragilidad y matrices de probabilidad de daño en función de los desplazamientos esperados, con

el método de simulación de Montecarlo, finalmente se hace un análisis de sensibilidad para conocer las

variables que más influyen.

Para el cálculo de las matrices de probabilidad de daño, se procedió a calcular las probabilidades de

aceleración para diferentes intensidades sísmicas correspondientes a rangos denominados: leve, moderado,

severo y muy severo. La estimación de la vida útil se puede calcula de manera relativa, con respecto al

sistema que presenta menor probabilidad de daño severo, al presentarse una aceleración de 0.9 g que

corresponde a la aceleración esperada para un sismo de ocurrencia raro.

En la figura 4 se muestran las curvas de comportamiento correspondientes al criterio denominado Pushover,

Esta curva se muestran los desplazamientos laterales como una función de la fuerza aplicada a la estructura y

representa una aproximación al comportamiento real esperado independientemente de la forma en que fue

diseñada la estructura.

Análisis de Vulnerabilidad Cálculo de curvas de

fragilidad y matrices de

probabilidad de daño

Estimación de la vida útil


6

Figura 4 Cálculo de la curva pushover para los diferentes materiales

El cálculo de la curva pushover, se realiza mediante el análisis que toma los resultados de diferentes pruebas de

laboratorio realizadas a diferentes materiales. Con ello se establece un modelo computacional, donde se

representa la variación inelástica del comportamiento de los cuatro sistemas en estudio, para ello se utiliza el

método del puntal diagonal equivalente, con el propósito de observar los desplazamientos para cada nivel de

carga e identificar posteriormente los umbrales de daño asociado a cada uno de estos desplazamientos como se

muestra en la figura .

Figura 5 Curva de capacidad, niveles de desempeño y límites de daños, para el caso de tabique rojo recocido.

7


Posteriormente se calcula el espectro elástico para obtener la demanda sísmica reducida e interceptarla con la curva

de capacidad para obtener el punto de desempeño. En la figura 6 se muestra el punto de desempeño para el caso de

tabique rojo recocido y el espectro, (que corresponde a un sismo raro, al cual le corresponde el 10% de

probabilidad de excedencia en 50 años).

Figura 6. Cálculo del punto de desempeño

Una vez definidos los indicadores de la acción sísmica y la respuesta estructural, la cual depende de los

materiales y la forma de la estructura, como variables más representativas para el cálculo de la rigidez y el

amortiguamiento, es necesario determinar la relación existente entre ambos parámetros desde un punto de vista

probabilista; para ello se consideraron las incertidumbres en los parámetros sísmicos y estructurales y mediante

técnicas de simulación de Montecarlo, (CRISTAL BALL 07) se obtiene la probabilidad acumulada de los

desplazamientos para diferentes aceleraciones del terreno; en la Figura 7 se muestra el desplazamiento probable,

directo y acumulado, en el segundo nivel del prototipo para una aceleración del terreno de 1.45g. Con ello se

obtienen las curvas de fragilidad mostradas en la Figura 8 y las matrices de probabilidad de daño, ambas para el

tabique (tabla 4). Finalmente se obtiene la vida útil relativa cuyos valores encontrados se resumen en la Tabla 5.

Figura 7 Gráfica de la probabilidad y probabilidad acumulada de los desplazamientos para una aceleración del terreno de 1.45g


8

Figura 8 Curvas de fragilidad y delimitación de los umbrales de daño.

Tabla 4. Matriz de probabilidad de daño para el caso de tabique rojo recocido. Valores probabilidad de daño

Aceleración del terreno (g) Leve Moderado Severo Posible colapso

0.15 93% - - -

0.48 - 90% 12% -

0.9 - - 92% 34%

1.45 - - - 90%

Tabla 5. Probabilidad de daño para sismo con aceleración de 0.48 g

Material Leve Moderado Severo Posible colapso

Vida útil relativa

Vida útil relativa en años

Piezas cerámicas - 88.44% 11.79% - 1 50

Tabique de barro rojo recocido

- 90.00% 12.00% - 0.98267327 49

Tabicón - 98.00% 34.00% - 0.9024 45

Adobe - - 97.00% 3.00% 0.4489 22

Análisis de consumos energéticos y emisiones contaminantes

La evaluación del ciclo de vida es un método aceptado internacionalmente para evaluar los impactos

ambientales. De acuerdo con el estándar de la Norma ISO 14040, el análisis de ciclo de vida se utiliza para

evaluar los aspectos ambientales y el potencial asociado con un producto. En el presente trabajo se utilizó el

Método BEES (Construcción para la Sustentabilidad Ambiental y Económica). Como ejemplo de los

resultados obtenidos se muestra la Figura 9 para el caso del tabicón, y en la Figura 10, para el mismo caso,

los procesos que más contribuyen en la afectación al medio ambiente para todos los rubros analizados, que

incluyen: posibilidad de calentamiento global, acidificación, eutrofización potencial, agotamiento de los

recursos naturales, residuos sólidos, calidad del aire interior.

Las categorías de evaluación de impacto del ciclo de vida se muestran en los siguientes puntos:

1. Potencial de calentamiento global, tabique rojo recocido en primer lugar, ligeramente mayor que el de

piezas cerámicas y el tabicón.

2. Acidificación, el de mayor contribución es el tabicón, seguido del tabique y las piezas cerámicas.

9


3. Eutrofización potencial, el tabicón en mayor medida.

4. Agotamiento de los recursos naturales, el tabique es el que representa mayor agotamiento de los

recursos naturales.

5. Residuos sólidos, el tabicón es el que presenta mayores emisiones provenientes de residuos sólidos.

6. Calidad del aire interior el tabicón presenta mayores emisiones al aire.

1 p

CV Block

100%

1 p

Pared de block

99.7%

1.7E3 kg

muros de block

99.7%

85 tkm

Truck I

1.73%

10 kg

Cement (CORUS) I

0.673%

3 kg

Clinker I

0.244%

10.8 MJ

Energy oil I

0.237%

1.7E3 kg

Block o tabicón

97.3%

850 kg

Cement (Portland) I

87.9%

799 kg

Clinker I

65.1%

2.88E3 MJ

Energy gas I

53%

167 MJ

Electricity

Netherlands ETH I

11%

59 MJ

Electricity UCPTE

coal I

4.85%

92.1 MJ

Electricity UCPTE

gas I

5.61%

7.27 MJ

Electricity UCPTE

oil I

0.503%

149 tkm

Barge I

1.01%

719 MJ

Energy oil I

15.8%

104 MJ

Electricity

Netherlands ETH I

6.84%

36.8 MJ

Electricity UCPTE

coal I

3.02%

57.4 MJ

Electricity UCPTE

gas I

3.5%

4.53 MJ

Electricity UCPTE

oil I

0.314%

35.7 tkm

Barge I

0.242%

340 tkm

Bulk carrier I

2.38%

340 tkm

Truck I

6.9%

6.9 kg

Diesel I

0.541%

1.7E3 kg

desechos de los

escombros2

0.255%

1.67E3 kg

Construction waste

(inert) to landfill S

0.255%

. Figura 8. Diagrama de flujo para la estructura fabricada con tabicón


10

Analizando 1 kg (Block o tabicón); Método: BEES V4.01 / Caracterización

Block o tabicón Natural gas I Cement (Portland) I Bulk carrier I Truck I

Global warming Acidification HH cancer HH noncancer HH criteria air pollutants

Eutrophication Ecotoxicity Smog Natural resource depletion

Indoor air quality

Habitat alteration

Water intake Ozone depletion

%

120

115

110

105

100

95

90

85

80

75

70

65

60

55

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

Figura 9. Cuantificación de afectación al medio ambiente de diferentes etapas, para Tabicón.

Discusión de los resultados

Los tres sistemas más usuales para la construcción de muros de carga cumplen adecuadamente los requisitos

de seguridad y servicio reglamentarios siempre y cuando se incluya el refuerzo adecuado para que los muros

trabajen confinados de acuerdo a un diseño estructural adecuado. En cuanto a los muros de adobe para su uso

en condiciones comparables a los otros materiales, deberá contar con una resistencia significativamente

mayor a la correspondiente al producto convencional, lo cual podrá sus ventajas medioambientales.

En cuanto al costo se observa que el sistema más económico es el correspondiente al tabicón, seguido del

tabique y finalmente el de piezas cerámicas. Sin embargo esta proporción no corresponde con los efectos

adversos al medio ambiente, este análisis da por resultados: en primer lugar el adobe con menores

afectaciones al medio ambiente, como se muestra en la Figura 10 seguido del tabique rojo recocido,

posteriormente se encuentran las piezas cerámicas y el sistema que se identifica con la mayor carga

medioambiental es el que corresponde al tabicón. Esto por un lado explica la mayoría de estructuras de

vivienda construidas con tabicón atendiendo seguramente a su menor costo, pero significa un mayor impacto

al ambiente.

En cuanto a los consumos energéticos, en la tabla 6 se muestran los valores, normalizados al 100%, de

contaminantes que aportan cada uno de los sistemas estudiados y en cada una de las categorías de impacto

ambiental.

Tabla 6 Comparación de las emisiones generadas por cada sistema constructivo.

11


Figura 10. Comparación de las cuantificaciones de las afectaciones al medio ambiente

El procedimiento para calcular la vida útil resulta complicado para su aplicación práctica pero en trabajos

posteriores se buscara hacer simplificaciones, en el presente estudio se pudo establecer comparativamente la

durabilidad esperada, resultando que el tabicón cuenta con aproximadamente diez por ciento menor

durabilidad que el de piezas cerámicas y el tabique. Dentro de los aspectos que más influyen en la durabilidad

de los muros de tabicón se encuentra su absorción que se manifiesta con mayor rigor cuando el material se

coloca en condición húmeda e inclusive saturada, que resulta una práctica frecuente, hace que los muros se

agrieten lo cual a su vez causa pérdida de rigidez haciendo más vulnerable la construcción al aumentar la

probabilidad de daño como se demuestra en este trabajo. Otros aspectos detectados por medio de la

observación de viviendas representativas que influyen en la durabilidad de la vivienda, son la calidad del

concreto y la cuantía de refuerzo en las losas, tanto de entrepiso como de azotea. Es evidente que las

estructuras para viviendas de interés social se diseñan con características estructurales en el límite de los

reglamentos y muchas veces por debajo de ellos dando lugar a elementos estructurales poco durables ya que

los agrietamientos, porosidad y absorción causan deterioro progresivo.

Recomendaciones de uso Indudablemente el adobe es el material menos contaminante pero presenta bajos índices de resistencia y

durabilidad. Los muros de piezas de barro extruido tienen la mejor durabilidad pero mayor costo directo y

altos indicadores de afectación en algunas categorías de impacto ambiental. El tabique rojo presenta

indicadores adecuados y equilibrados tanto en los aspectos estructurales como de consumos energéticos. El

tabicón y el block de concreto tienen malas calificaciones en durabilidad y en afectación al medio ambiente,

sobre todo cuando se utilizan practicas de fabricación y constructivas inadecuadas como son es su colocación

en condición húmeda.

Diseño estructural

Se debe lograr que el desempeño estructural sea satisfactorio, principalmente considerar que la probabilidad

de daños durante sismos intensos sea baja de tal manera de evitar reparaciones o reforzamientos costosos.


12

Hacer explicito el diseño por durabilidad, lo que implica entre otras cuestiones especificar las características

de los materiales para que sean durables y con indicadores adecuados de impacto ambiental en particular

concretos densos e impermeables, piezas de mampostería de baja absorción y procedimientos constructivos

que no empiquen daños posteriores.

El diseño estructural deberá considerar explícitamente consideraciones sobre la vida útil que no deberá ser

menor de 40 años y que la probabilidad de daños no exceda de 15% para el sismo de la mayor intensidad

esperada según la norma correspondiente. En los planos estructurales deberá hacerse explicito el uso de

concretos y morteros que garanticen índices de resistencia adecuados además de durabilidad e indicadores

tolerables de afectación al medio ambiente, principalmente buscar algo representativo

Conclusiones

Después de haber concluido el trabajo se establece que se cumplió el objetivo general puesto que se

analizaron y evaluaron las partes de la ingeniería estructural que más influyen en el impacto al medio

ambiente, para las cuatro tipologías estructurales en el Estado de México.

En cuanto a los objetivos específicos también se cumplieron ya que en las diferentes partes del trabajo se

logró lo siguiente:

1. No se encontraron antecedentes de trabajos similares aplicados al Estado de México. Algunos trabajos

consultados si resultan útiles en la aplicación de la metodología, pero cuentan con el inconveniente de

que sus resultados no son aplicables por las características regionales que requieren estos estudios.

2. Se analizó la problemática de la vivienda en cuanto a su posible afectación al medio ambiente, lo que

permitió establecer la secuencia para este trabajo de tesis

3. Se definieron los principios de sustentabilidad aplicados a la vivienda.

4. Mediante encuesta se determinaron los principales materiales utilizados en la construcción de vivienda,

que resultaron ser: el tabique de barro rojo recocido, el tabicón de concreto y el tabique extruido,

también se determinaron sus porcentajes de uso respecto al total.

5. Para los materiales que se eligieron para realizar el estudio se determinaron sus características y sus

procesos detallados de fabricación determinándose en cada etapa los insumos y emisiones derivadas de

cada proceso.

6. Se propuso un prototipo de vivienda que fue diseñado para los cuatro sistemas estructurales elegidos

en el estudio, y se realizó el diseño estructural convencional resultando que se espera un

comportamiento estructural adecuado en todos los sistemas excepto en el de adobe que debería contar

con una resistencia de por lo menos 19 kg/cm ².

7. Se analizaron los costos directos de los sistemas estructurales en estudio, para materiales, mano de

obra, maquinaria y equipo.

8. Se calcularon las curvas de capacidad para cada material (curva pushover en términos de la aceleración

espectral por el desplazamiento espectral) y las curvas pushover; dando como resultado que el caso

construido con piezas cerámicas, presentó un mejor comportamiento ante cargas laterales originadas

por sismo, así como una mayor ductilidad.

9. Se realizó el análisis de sensibilidad para detectar las variables que más influyen en la durabilidad de la

estructura, resultando ser la ocurrencia de sismo y la resistencia de los materiales.

10. Se calcularon la probabilidad de ocurrencia de desplazamientos que pudieran provocar daños a la

estructura dando lugar a las curvas de fragilidad y matrices de probabilidad de daño.

11. Con la probabilidad de daño esperada para cierta aceleración del suelo se calculó la vida útil relativa

para los diferentes sistemas.

12. Se describió la metodología empleada para el análisis de ciclo de vida y se aplicó a los sistemas

estructurales en estudio encontrándose que el sistema que más afecta al medio ambiente es el

construido con tabicón, y del análisis hecho para este material se muestra que la mayor emisión de

contaminantes se debe a la producción de clínker.

13. Del análisis de cargas energéticas se observa que el material con menos afectaciones al medio

ambiente es el adobe pero muestra el inconveniente de presentar bajas resistencias y altas

probabilidades de daño durante sismo, por lo que sería recomendable seguir estudiando este sistema

para mejorar su comportamiento estructural y aprovechar su propiedad de ser amigable con el medio

ambiente.

13


14. Considerando la resistencia, costos , vida útil, depreciaciones y contaminantes; se pudieron detectar

aspectos que ameritan atención:

a. El tabicón resulta un material que muestra indicadores negativos, ya que en resistencia que por debajo

del tabique rojo y de las piezas cerámicas, su vida útil también resulta inferior, así como su

depreciación, además de ser el material que más contribuye a la degradación del medio ambiente.

Algunos de estos aspectos se explican por su producción casi artesanal sin un control de calidad

adecuado, dando lugar a su única ventaja respecto a los demás materiales que es su costo.

b. En cuanto al tabique en principio se podría considerar que debería ser un material de mayor impacto al

ambiente que el tabicón o las piezas cerámicas sin embargo los resultados aquí reportados establecen

que es un material que contamina menos y que tiene indicadores adecuados en cuanto a su vida útil,

depreciaciones, costos y resistencia, por lo que en principio debería ser un material más favorecido. c. Las piezas cerámicas muestran buenos indicadores en resistencia vida útil y depreciación pero

muestran cierta desventaja en cuanto a su costo y la emisión de contaminantes.

El procedimiento que en este trabajo se estableció se puede generalizar para sistemas constructivos aplicados

a vivienda, considerando el criterio de aceptación se basado en que el sistema propuesto deberá contar una

probabilidad menor al 15% de presentar daños severos ante la ocurrencia de sismo raro.

REFERENCIAS

A.T.C. 40. (1996) Seismic evaluation and retrofit of concrete buildings. Applied Technology Council,

California Seismic Safety Commission. November .

Aguilar, A. (1998): Reciclado de Materiales de Construcción. Ciudades para un Futuro más Sostenible.

Internet,URL<http://habitat.aq.upm.es (fecha de actualización: 01septiembre de 1997).

Al-Chaar, G. (2002) . Evaluating strength and stiffness of unreinforced masonry infill structures.

Washington DC: US Army Corps of Engineers.

Bazán, E. y Meli, R. (2000). Diseño Sísmico de Edificios. Editorial Limusa S.A. Grupo Noriega

Editores. Balderas, México.

Calvi, G. M. (1999). A displacement-based approach for vulnerability evaluation of classes of

buildings. Journal of Earthquake Engineering, 3(3), 411—438.

Cardim, A., Aguado, A. y Josa, A. (2000) Inventarios de la producción de cemento, compilados de

distintas fuentes “SimaPro” y “Cembureau”. Informe parcial del Proyecto LCA - (DOC. 01.RP.01-00)

– Ene/00 - 13 pp.

Carrillo ,W.J. (2004). Modelación del comportamiento inelástico de marcos de concreto con

mampostería no reforzada. Tesis Maestría en Ingeniería Civil. Bogotá DC: Universidad de Los

Andes.

Chopra A.K and Goel R.K.(1999) Capacity-demand-diagram methods based on inelastic design

spectrum. Earthquake Spectra, Vol. 15, No. 4, November.

Chopra A.K. (2004) Estimating seismic demands for performance-based engineering of buildings, No.

5007. 13 World Conference of Earthquake Engineering, Vancouver, Canada,

Chopra A.K. (2000) Dynamics of Structures. Second Edition. Prentice Hall.

Computers and Structures,(2003) SAP 2000 v8.16. “Integrated Finite Elements Analysis and Design of

Structures”, Berkeley, CA.

Hendriks, C.F., Jansen, G.M.T., and Fraaij, A.L., (2005), MEDIA a decision support tool for sustainable

urban development. Delf University of Technology, The Netherlands.


14

INEGI (2000,4 Febrero): Principales indicadores de las Empresas Constructoras. Internet, URL<

http://www.inegi.gob.mx

INEGI (Instituto Nacional de Estadística, Geografía e informática) (2008): Anuario Estadístico del Estado

de México. México.

International Organization for Standardization – ISO – (2000) - 14.042 – Environmental

management – Life cycle assessment – Life cycle impact assessment – Genève – Switzerland, 20 pp.


management – Life cycle assessment – Principles and framework – Genève – Switzerland, 12 pp.


management – Life cycle assessment – Principles and framework – Genève – Switzerland, 12 pp.


management – Life cycle assessment Goal and scope definition and inventory analysis – Genève–

Switzerland, 22 pp.


management – Life cycle assessment – Life cycle interpretation – Genève – Switzerland, 14 pp.

Kalkan E. and Kunnath S.K. Method of modal combinations for pushover analysis of buildings.

Kiberth, C.J. (1994): Establishing Principles and a Model for Sustainable Construction. First

International Conference on Sustainable Construction. 6-9 November. Tampa, Fla.

Lippiatt, B. (1998) – Building for Environmental and Economic Sustainability (BEES). In:CIBWorld

Buildings Congress – Construction and the Environment. Proceedings. Gävle. 8 pp.

Lobo Quintero W.(2004) , Vielma J.C. y Rivero R., P. Hysteretic determination of the response factors

Rµ according to structural types. No. 3469. 13 World Conference of Earthquake Engineering, Vancouver,

Canadá.

PRé Consultants, B.V. (1997) - SimaPro – The software tool to analyse and develop

environmentally sound products – Single User Part 3 – Database Manual. 65 pp.

Priestley, MJN. And Paulay, T. (1993)Seismic Desing of Reinforced Concrete and Masonry Structures.

Wiley. USA.

Sánchez D. (2006) Durabilidad y Patología del concreto. Asociación Colombiana de Productores de

Concreto.

Terán, A. y Zuñiga, O. (2008 ) Evaluación basada en desplazamientos e mampostería confinada, Revista

de Ingenieria Sismica. SMIE

Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructuralenergéticos se refiere a la Norma ISO 14014 que marca...

Documents

Transcript of Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructuralenergéticos se refiere a la Norma ISO 14014 que marca...