Evaluación de la vulnerabilidad sísmica mediante métodos espectrales en edificaciones de baja altura

Abstract

La presente investigación se desarrolló con la finalidad de conocer la vulnerabilidad estructural de edificaciones de baja altura, siendo el sistema estructural predominante tipo albañilería confinada informal representando el 83% de las viviendas en Lima Metropolitana (Zavala et al., 2019). Se han considerado en el análisis los dos sistemas estructurales predominantes en este tipo de viviendas: albañilería en una dirección longitudinal y pórticos de concreto armado en la dirección transversal. La ciudad de Lima está ubicada en una zona altamente sísmica categorizada según la (NTE E.030-Diseño Sismorresistente, 2018) como Z4 por ubicarse entre las placas Nazca y Sudamericana. En adición, esta región atraviesa un silencio sísmico desde 1746 que conllevaría a grandes pérdidas humanas y materiales ante un evento sísmico de gran magnitud en orden de 8.6- 8.8 Mw. basado en el estudio de modelos para futuros mega terremotos en la ciudad de Lima (Pulido et al., 2015). Si bien existen diversos métodos simplificados cuantitativos y cualitativos para la evaluación de la vulnerabilidad sísmica en edificaciones, en la presente investigación se utilizó el Método de Índice de Vulnerabilidad de Nakamura (Nakamura, 2008) y el Método Simplificado de Miranda (Miranda, 2005), obteniendo el grado de daño que sufren estas estructuras ante un evento sísmico. Estos métodos son relativamente sencillos de aplicar y no requieren procedimientos complicados. El método de índice de vulnerabilidad de Nakamura no es destructivo y se pueden hacer las mediciones sin interrumpir actividades en la zona en estudio, lo cual es ideal para estudios en áreas urbanas y permite la implementación de estrategias de mitigación a bajo costo. Para evaluar la vulnerabilidad sísmica en edificaciones de baja altura se realizó el estudio de viviendas de albañilería confinada en el distrito de Villa El Salvador, seleccionando las edificaciones más representativas y que cuenten con sus respectivos planos. Así mismo, se realizó el estudio de microtremores en suelo y estructura, con la finalidad de encontrar los periodos predominantes de las viviendas evaluadas y con información de campo en diferentes puntos del área de estudio se obtuvo la curva de isoperiodos predominantes del suelo. De esta manera se logró realizar el modelamiento de las viviendas considerando los parámetros obtenidos previamente en cada método. En investigaciones previas en la aplicación del método de índice de vulnerabilidad de Nakamura se asumen valores de efectividad en los cálculos para diferentes estructuras. En esta investigación se ha determinado una efectividad promedio de 80% en la dirección X (pórticos) y 66% en la dirección Y (albañilería), estos valores son calculados y no asumidos. En la evaluación de riesgo sísmico el porcentaje de perdida para el sismo de diseño mediante el método de índice de vulnerabilidad de Nakamura es de 78% del costo total de las viviendas, mientras que para el método simplificado de Miranda es del 67% del costo total de las viviendas.

This research was developed with the purpose of knowing the structural vulnerability of low-rise buildings, with the predominant structural system being informal masonry, representing 83% of the homes in Metropolitan Lima (Zavala et al., 2019). The two predominant structural systems in this type of housing have been considered in the analysis: masonry in a longitudinal direction and reinforced concrete frames in the transverse direction. The city of Lima is in a highly seismic zone categorized according to (NTE E.030- Diseño Sismorresistente, 2018) Z4 for being located between the Nazca and South American plates. In addition, since 1746 this region has gone a silence seismic, which would lead to great human and materials losses a seismic event of great magnitude in the order of 8.6-8.8 Mw. based on the study of (Pulido et a., 2015). Although there are various simplified quantitative and qualitative methods for evaluating seismic vulnerability in buildings, in this research the Nakamura Vulnerability Index Method (Nakamura, 1989) and the Miranda Simplified Method (Miranda, 2005) were used. obtaining the degree of damage that these structures suffer in the event of a seismic event. These methods are relatively simple to apply and do not require complicated procedures. The Nakamura vulnerability index method is non-destructive, and measurements can be made without interrupting activities in the area under study, which is ideal for studies in urban areas and allows the implementation of mitigation strategies at low cost. To achieve the objectives of the research, a study of masonry homes in the district of Villa El Salvador was carried out, selecting the most representative buildings that have their respective plans. Likewise, the study of microtremors in soil and structure was carried out, with the purpose of finding the predominant periods of the evaluated homes and with field information at different points of the study area, the predominant isoperiod curve of the soil was obtained. In this way, it was possible to model the homes considering the parameters previously obtained in each method. In previous research in the application of the Nakamura vulnerability index method, effectiveness values are assumed in the calculations for different structures. In this research, an average effectiveness of 80% in the X direction (porches) and 66% in the Y direction (masonry) has been determined. These values are calculated and not assumed. In the seismic risk assessment, the percentage of loss for the design earthquake using the Nakamura vulnerability index method is 78% of the total cost of the homes, while for the simplified Miranda method it is 67% of the total cost. of the homes.