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INTRODUCCIÓN
Un estudio de vulnerabilidad sísmica tiene como finalidad descubrir en una edificación
existente los puntos débiles que fallarían al ocurrir un evento sísmico. Esta vulnerabilidad
se evalúa para los elementos estructurales (columnas, vigas, aligerados, placas, etc.), como
para los no estructurales (tabiques, equipos, tuberías, vidrios, etc.).
Evaluar edificios existentes es un tema que no ha calado del todo en los profesionales
peruanos involucrados en el diseño y se hace énfasis en el cálculo estructural y
construcción de nuevos edificios desatendiendo a aquellos que ya existen, están operativos
y albergan a muchas personas. Esto tal vez se realiza para no mirar atrás y no crearse
“problemas” si existiera alguna irregularidad seria en el edificio tras dicho estudio.
De este modo, alrededor del mundo se han impulsado mucho estos estudios, como es el
caso de la ciudad de Basilea (Suiza), con el fin de implementar estrategias y ver el nivel de
peligro a que están expuestas sus edificaciones. En Costa Rica se iniciaron estudios de
vulnerabilidad de hospitales en 1984 siendo el primero en evaluarse el Hospital México.
También en Chile tras el sismo de 1985, evento que daño 180 establecimientos de los 536
en el área de influencia y dejó fuera de servicio 2 796 camas de las 19 581 disponibles. Un
estudio de 12 meses seleccionó 14 hospitales para ser evaluados.
En Bogotá, en 1997, se hizo un estudio de la vulnerabilidad sísmica del Hospital Kennedy,
institución pública y moderna, que atiende a 2 millones de personas. Este hospital fue
evaluado con técnicas avanzadas de análisis inelástico, con el fin no sólo de establecer las
deficiencias en términos de rigidez y resistencia de las estructuras, sino en términos de
disipación y concentración de energía inelástica por plastificación y desarrollo de
ductilidad.
En el Perú se tiene conocimiento de un proyecto de diagnóstico de la vulnerabilidad
sísmica de hospitales, realizada en 1997 con apoyo de la OPS/OMS, como el del Hospital
Nacional Edgardo Rebagliati. Aquí se evalúan sólo los componentes no estructurales, pero
de una manera cualitativa. De algún estudio realizado en la región de Piura se conocen los
estudios de vulnerabilidad sísmica estructural en viviendas y algunas edificaciones hechas
por dos tesistas de la UDEP aplicando unas metodologías como lo son el ATC-21, ATC-22
y el método japonés.
Países pioneros en el desarrollo de metodologías orientadas a la evaluación de la
vulnerabilidad sísmica de edificios existentes son Japón y Estados Unidos. Ambos países,
al igual que otros más, aportan métodos analíticos para evaluaren detalle la posible
vulnerabilidad de una estructura ante algún sismo probable.
Durante el desarrollo de esta tesis se presenta lo siguiente:
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En el capítulo1 se exponen los aspectos generales que engloban el presente trabajo como
son: la ubicación del edificio y descripción del mismo desde el punto de vista de identificar
los distintos sistemas estructurales que intervienen en éste. Se detectó, según planos y
observaciones hechas en campo, que el conjunto de Clínica San Miguel (CSM) estaba
conformado por 5 edificios claramente diferenciados e incluso algunos de distinta
configuración estructural. Se describen las características físicas de la zona, la topografía y
geología urbana y se hace mención al estudio de suelos realizado al terreno de la CSM
antes de su construcción y diseño.
En el capítulo2 se exponen los conceptos básicos de riesgo sísmico y se señalan las
características de la clínica que acentúan dicho riesgo y lo hacen más vulnerable como son:
su ocupación, su complejidad, la presencia de suministros críticos y materiales peligrosos,
artículos pesados, los servicios públicos que posee, etc. Estas características se dan
únicamente en edificios de este tipo por los servicios que brinda.
En el capítulo 3 se resalta la amenaza sísmica de la zona de Piura y se muestra una tabla
con el historial sísmico de la región durante el último siglo. Además de presentar algunos
estudios científicos realizados en la zona por el IGP1 de aceleraciones máximas para
diferentes períodos de retorno encontrados. Dicha información servirá más adelante para el
cálculo de la aceleración espectral en el período corto. Además, con esto, se deja en claro
que Piura es una zona con una sismicidad alta-media.
En el capítulo 4 se redefinirá el concepto de exposición sísmica en base a las características
geodinámicas del suelo, potencial licuación del suelo, influenciad el nivel freático, etc. Se
desarrolla una metodología china para determinar el potencial de licuación en el suelo por
debajo de la Clínica San Miguel donde se obtiene que, efectivamente, es un suelo
potencialmente licuable. Se mencionan, además, algunos estudios donde se analiza este
problema en la zona y la presencia en el pasado del fenómeno de licuación.
En el capítulo 5 se define lo que es la vulnerabilidad sísmica y cuál es la diferencia entre el
diseño de un edificio nuevo y la evaluación de uno ya existente. Se mencionan las clases
de vulnerabilidad: estructural, no estructural y funcional. Además se exponen brevemente
los principales métodos que se utilizan para dichos estudios como son el FEMA 154,
FEMA 310 y otros más. También sea hace mención de la influencia de la configuración
estructural sobre el comportamiento sísmico de los edificios que conforman CSM.
En el capítulo 6 se realiza la tipificación de los edificios de CSM donde se nota que el
edificio Consultorios A, está diseñado en base a pórticos de concreto armado, placas y
tabiques de albañilería de relleno; Consultorios B y el edificio Tomografía – Contabilidad
están diseñados en base a pórticos de concreto armado y tabiques de albañilería de relleno;
el edificio Clínica está basado en muros portantes confinados de albañilería no reforzada,
pórticos y placas de concreto armado y finalmente el edificio Farmacia-Administración,
consta de una estructura de albañilería confinada de 2 pisos con muros portantes y vigas
soleras.
En este capítulo, también, se detallan los defectos más comunes encontrados en los
edificios como son: interacción tabique-pórtico, irregularidad en planta, irregularidad en
altura, golpeteo, entre otros.
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Instituto Geofísico del Perú
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En el capítulo 7, el más extenso, se mencionan los estudios y ensayos realizados al edificio
de CSM donde cabe resaltar el ensayo con el detector de armaduras, el de pulso ultrasonido
y el de vibración ambiental. Con este último se obtuvieron valores de periodos
fundamentales en 2 direcciones del edificio Consultorios A que sirvieron para comparar
con dichos periodos obtenidos en un modelo numérico por computadora (SAP 2000).
Seguidamente se describe y aplica el método FEMA 154 sobre los 5 edificios de CSM con
el consiguiente llenado de formato de recolección de datos y el cálculo del puntaje final S
que es un indicador de la vulnerabilidad del edificio e indica si requiere un estudio más
detallado. Tras aplicar este método se obtuvo la necesidad de una evaluación más detallada
en los edificios Consultorios A, Consultorios B y Clínica. En la presente tesis se hace esta
evaluación a Consultorios A.
Finalmente se aplica el método FEMA 310 en sus dos niveles de evaluación. En el nivel 1,
basándose en un análisis estático del edificio, se llenan unas listas de verificación y se
detectan algunas irregularidades en el edificio tanto en el sistema del edificio global y en el
sistema resistente a cargas laterales, en las cimentaciones y en las amenazas geológicas del
lugar. Se emplearon las listas pertenecientes a los tipos de edificios C1, C2 y C3 que
describían del mejor modo el edificio en evaluación.
Siguiendo con este método, en el nivel 2 se utiliza el procedimiento dinámico lineal con el
desarrollo del espectro de respuesta para el edificio basándose en los valores de aceleración
espectral para el período corto Ts y el periodo de un segundo T1. Luego se hallan las
acciones en los elementos (por deformación controlada o por fuerza controlada) y se
comparan con los criterios de aceptación del manual FEMA 310. En tablas se expresan
todos estos resultados.
En el capítulo 8 se evalúan los elementos no estructurales donde se desarrolla una
metodología y se analiza el comportamiento de los equipos y elementos más
representativos de CSM. Se aplica además, el FEMA 310 dirigido a elementos no
estructurales. Se concluye la evaluación detectando aquellos equipos que deslizan, vuelcan
o fallan y caen tras un sismo. También se dan algunas recomendaciones de intervención.
En el capítulo 9 se hace una recopilación de todos los resultados obtenidos en la tesis
dando un enfoque global al estudio y finalmente en el capítulo 10 se exponen las
conclusiones del presente trabajo de cara al objetivo señalado al principio.