UNIVERSIDAD ESTATAL DE BOLÍVAR FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD Y DEL SER HUMANO ESCUELA DE ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO PROYECTO DE INVESTIGACIÓN: PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERÍA EN ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO TEMA: EVALUACIÓN DE LA VULNERABILIDAD FÍSICO-ESTRUCTURAL ANTE UNA AMENAZA SÍSMICA DEL EDIFICIO CENI, DE LA UEB UBICADO EN EL SECTOR LOS TRIGALES, GUARANDA, PERÍODO NOVIEMBRE 2022 – FEBRERO 2023 AUTORES: MARIUXI ALEXANDRA REA ANALUIZA BELEN ESTEFANIA TAMAMI LLACHUMA TUTOR: ARQ. CÉSAR PAZMIÑO GUARANDA-ECUADOR 2022-2023 CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO I TEMA EVALUACIÓN DE LA VULNERABILIDAD FÍSICO-ESTRUCTURAL ANTE UNA AMENAZA SÍSMICA DEL EDIFICIO CENI, DE LA UEB UBICADO EN EL SECTOR LOS TRIGALES, GUARANDA, PERÌODO NOVIEMBRE 2022 – FEBRERO 2023. CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO II CERTIFICADO DEL TUTOR CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO III CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO IV DEDICATORIA Dedico este proyecto de investigación a Dios por permitirme seguir adelante, dándome salud, fuerza y voluntad para alcanzar una meta más en mi vida. A mis padres: Nelly y Gerardo por ser los pilares fundamentales en mi vida, por enseñarme valores y brindarme los recursos necesarios, fueron ellos mi motor, mi mayor fuerza de inspiración para culminar la carrera, muchos de estos logros se los debo a ellos entre los que se incluye este, gracias padres por compartir esta montaña rusa llena de emociones llamada vida Universitaria y así poder celebrar mis alegrías junto a ellos. A mi ángel del cielo mi abuela y a mis 3 hermanos por haber sido quienes me han dado el apoyo para que esta meta se haya cumplido. A mi compañera de tesis Belen, por su amistad y formar parte de los momentos cruciales en la Universidad. Mariuxi Alexandra Rea Analuiza CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO V Este proyecto de investigación está dedicado: A Dios quien ha sido mi guía celestial durante mi proceso de formación y me ha regalado la vida para continuar con mis sueños. A mis padres César y Martha quienes con su amor y esfuerzo me han permitido llegar a cumplir un sueño, gracias por inculcar en mi la perseverancia, el esfuerzo y valentía para no temer ante las adversidades que se presentan en el camino. A mi hija Angélica quien ha sido el pilar fundamental para no rendirme durante el proceso y quien con su cariño ha inspirado en mi la grandeza de lucha y poder ser un ejemplo para ella A mi familia porque con sus consejos y palabras de aliento hicieron de mí una mejor persona y de una u otra forma me acompañan en mis metas. Belen Estefania Tamami Llachuma CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO VI AGRADECIMIENTO Estoy agradecida de haber sido estudiante de la Universidad Estatal de Bolívar, aquella institución que me enseño cada pasó académico, ético y moral para llegar a ser una profesional de éxito. A mis docentes quienes me compartieron sus conocimientos a lo largo de mi preparación profesional, quiero agradecer de manera especial a mi Tutor el Arq. César Pazmiño por aceptarme para realizar esta tesis, por ser mi guía y aporte no solo en el desarrollo del proyecto de investigación sino durante mi proceso académico. Le agradezco también al Ing. Gino Noboa por su paciencia y disponibilidad de haberme brindado su enseñanza y amplio conocimiento sobre el uso del programa CYPECAD en este proceso de titulación. Estoy eternamente agradecida con cada una de las personas que formaron parte de mis estudios, por creer en mí, motivándome a seguir adelante. Este es el comienzo de un extenso camino hacia el éxito de la mano de Dios. Mariuxi Alexandra Rea Analuiza CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO VII Mi profundo agradecimiento a todas las autoridades y personal que conforman la Universidad Estatal de Bolívar por permitirme convertirme en un profesional, gracias a cada docente que formo parte durante todo el proceso académico. Mis agradecimientos están dedicado a mi familia, al Arq. César Pazmiño quien nos ha guiado en el camino de la enseñanza, ha sido nuestro principal apoyo para poder culminar nuestro proceso de tesis y de igual manera agradecerle al Ing. Gino Noboa quien con su conocimiento y paciencia a sabido guiarnos, ayudarnos durante el proceso de ejecución del modelamiento del programa CYPECAD, lo cual se ha convertido en todo un reto de aprendizaje para nosotras. Belen Estefania Tamami Llachuma CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO VIII ÍNDICE DE CONTENIDO TEMA .............................................................................................................................................. I CERTIFICADO DEL TUTOR ....................................................................................................... II DEDICATORIA ........................................................................................................................... IV AGRADECIMIENTO .................................................................................................................. VI ÍNDICE DE CONTENIDO………………………………………………………………..…...VIII ÍNDICE DE ILUSTRACIONES .................................................................................................. XI ÍNDICE DE FIGURAS................................................................................................................ XII ÍNDICE DE TABLAS ............................................................................................................... XIV ÍNDICE DE ANEXOS .............................................................................................................. XVI RESUMEN .............................................................................................................................. XVIII ABSTRACT ............................................................................................................................... XIX INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 1 CAPÍTULO 1: EL PROBLEMA ................................................................................................. 3 1.1. Planteamiento del Problema .................................................................................. 3 1.2. Formulación del Problema .................................................................................... 4 1.3. Objetivos ............................................................................................................... 5 1.3.1. Objetivo General ............................................................................................. 5 1.3.2. Objetivos Específicos...................................................................................... 5 1.4. Justificación de la Investigación ........................................................................... 6 1.5. Limitaciones .......................................................................................................... 7 CAPÍTULO 2: MARCO TEÓRICO ........................................................................................... 8 2.1. Antecedentes de la Investigación .......................................................................... 8 2.1.1. Antecedentes Históricos .................................................................................. 8 2.1.2. Antecedentes Referenciales ........................................................................... 17 CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO IX 2.1.3. Localización y Descripción del Lugar de Estudio ........................................ 19 2.2. Bases Teóricas ..................................................................................................... 21 2.2.1. Vulnerabilidad .............................................................................................. 21 2.2.1.1. Evaluación de la Vulnerabilidad ............................................................ 21 2.2.2 Vulnerabilidad Física .................................................................................... 23 2.2.3. Vulnerabilidad Sísmica ................................................................................. 23 2.2.3.1. Tipos de Vulnerabilidad Sísmica ........................................................... 23 2.2.3.4. Vulnerabilidad Sísmica en edificaciones ............................................... 24 2.2.4. Vulnerabilidad Estructural ........................................................................... 26 2.2.4.1. Factores que influyen en la Vulnerabilidad Estructural ......................... 28 2.2.4.2. Daños Estructurales ................................................................................ 30 2.2.5. Sismo ............................................................................................................. 31 2.2.5.1. Tipos de Sismo ....................................................................................... 33 2.2.5.2. Fallas Geológicas ................................................................................... 33 2.2.5.3. Sismos producidos por Volcanes ........................................................... 34 2.2.5.4. Efectos de los Sismos en las Estructuras ................................................ 34 2.2.5.5. Riesgo Sísmico ....................................................................................... 35 2.2.5.6. Norma Ecuatoriana de Construcción (NEC) .......................................... 35 2.2.6. Amenaza Sísmica .......................................................................................... 36 2.2.6.1. Zonificación Sísmica y Factor Zona Z ................................................... 36 2.2.6.2. Sismicidad Histórica en el Ecuador ....................................................... 37 2.2.7. Métodos para Evaluar la Vulnerabilidad Estructural .................................. 39 2.2.7.1. FEMA 154 .............................................................................................. 40 2.2.7.2. CYPECAD ............................................................................................. 51 2.3. Marco Legal ........................................................................................................ 56 CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO X 2.4. Definición de Términos ....................................................................................... 59 2.5. Sistemas de Hipótesis .......................................................................................... 62 2.6. Sistema de Variables ........................................................................................... 63 CAPÍTULO 3: MARCO METODOLÓGICO ......................................................................... 65 3.1. Nivel de Investigación ......................................................................................... 65 3.2. Diseño de Investigación ...................................................................................... 68 3.3. Población y Muestra ............................................................................................ 69 3.4. Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos ............................................. 69 3.5. Técnicas de Procesamiento y Análisis de Datos ................................................. 70 CAPÍTULO 4: RESULTADOS O LOGROS ALCANZADOS SEGÚN LOS OBJETIVOS PLANTEADOS ........................................................................................................................... 71 4.1 Resultado según el Objetivo 1 ............................................................................. 71 4.2 Resultado según el Objetivo 2 ............................................................................. 97 4.3 Resultado según el Objetivo 3 ........................................................................... 142 CAPÍTULO 5: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................... 144 BIBLIOGRAFÍA....................................................................................................................... 147 ANEXOS .................................................................................................................................... 153 CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO XI ÍNDICE DE ILUSTRACIONES Ilustración 1. Ecuador, zonas sísmicas para propósitos de diseño y valor del Factor de Zona Z . 9 Ilustración 2. Mapa de fallas cuaternarias y pliegues de Ecuador ............................................... 10 Ilustración 3. Esquema Tectónico de la Depresión de Guaranda. Imagen extraída de la Microzonificación Sísmica de la Zona Urbana del cantón Guaranda ........................................... 11 Ilustración 4. Ubicación del edificio CENI ................................................................................. 19 Ilustración 5. a) Teoría del rebote elástico. b) Ondas de cuerpo: longitudinales (ondas P) y transversales (ondas S) .................................................................................................................. 32 Ilustración 6. Centro de rigidez no coincide con centro de masa ................................................ 53 Ilustración 7. Centro de rigidez semejante con centro de masa .................................................. 54 Ilustración 8. Torsión debido a no coincidencia de centro de rigidez y centro de masa ............. 54 Ilustración 9. Irregularidad Torsional .......................................................................................... 55 Ilustración 10. Plano Estructural de la planta baja del CENI ...................................................... 71 Ilustración 11. Plano Arquitectónico de la Planta alta del CENI ................................................ 72 Ilustración 12. Gráfica de la cuadrícula de la Planta Baja ........................................................... 81 Ilustración 13. Gráfica de la cuadrícula de la Planta Alta ........................................................... 83 Ilustración 14. Gráfica de la cuadrícula de las Losa Entrepiso y Losa Superior ......................... 84 Ilustración 15. Gráfica de la cuadrícula de las Vigas Entrepiso .................................................. 86 Ilustración 16. Gráfica de la cuadrícula de las Vigas Superiores ................................................ 88 Ilustración 17. Gráfica de la cuadrícula de la Escalera ............................................................... 89 Ilustración 18. Muestra de la nomenclatura en el Plano Arquitectónico ..................................... 90 Ilustración 19. Plano Estructural del Entrepiso del edificio CENI.............................................. 91 Ilustración 20. Plano Estructural de la Losa cubierta del edificio CENI .................................... 92 Ilustración 21. Distribución Arquitectónica del CENI ................................................................ 98 Ilustración 22. Esquema en planta del edificio ............................................................................ 99 Ilustración 23. Edificio CENI ...................................................................................................... 99 CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO XII ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Matriz de análisis de la vulnerabilidad sísmica de una edificación ............................. 25 Figura 2. Esquema de la Vulnerabilidad estructural .................................................................... 28 Figura 3. Factores que influyen en la Vulnerabilidad estructural ................................................ 28 Figura 4. Cuadrícula para la prueba del esclerómetro ................................................................. 75 Figura 5. Datos obtenidos del rebote de los Pilares de la Planta Baja ......................................... 79 Figura 6. Datos obtenidos del rebote de los Pilares de la Planta Alta ......................................... 81 Figura 7. Datos obtenidos del rebote de la Losa Entrepiso y Losa Superior ............................... 83 Figura 8. Datos obtenidos del rebote de las Vigas Entrepiso ...................................................... 85 Figura 9. Datos obtenidos del rebote de las Vigas Superiores..................................................... 86 Figura 10. Datos obtenidos del rebote de la Escalera .................................................................. 88 Figura 11. Vista Frontal del Edificio CENI ............................................................................... 102 Figura 12. Ventada para la entrada de los datos generales del CYPECAD ............................... 103 Figura 13. Normativa para el cálculo de la acción sísmica ....................................................... 104 Figura 14. Espectro de diseño en el programa ........................................................................... 105 Figura 15. Introducción de las plantas ....................................................................................... 106 Figura 16. Ingreso de cargas muertas y vivas por planta en el CYPECAD .............................. 107 Figura 17. Colocación de la dimensión de los pilares ............................................................... 107 Figura 18. Muestra del ingreso de los pilares introducidos en el programa .............................. 108 Figura 19. Añadir las Vigas correspondientes ........................................................................... 109 Figura 20. Muestra de la introducción de las vigas en el programa .......................................... 109 Figura 21. Signo de interrogación en color amarillo de la Losa ingresada ............................... 110 Figura 22. Introducción de la Losa a en el programa ................................................................ 111 Figura 23. Colocación de paños en la Losa ............................................................................... 112 Figura 24. Introducción de la Escalera en el programa ............................................................. 113 Figura 25. Definición de los Escalones ..................................................................................... 113 Figura 26. Vista 3D del edificio ................................................................................................ 114 Figura 27. Comprobación de la geometría de todos los grupos................................................. 114 Figura 28. Cálculo de la Estructura en el programa. ................................................................. 115 Figura 29. Espectro de diseño del programa en X,Y ................................................................. 117 Figura 30. Representación gráfica del centro de masas y del centro de rigidez por planta ....... 120 CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO XIII Figura 31. Primer modo de vibración en X ............................................................................... 127 Figura 32. Segundo modo de vibración en Y ............................................................................ 127 Figura 33. Cubierta del edificio ................................................................................................. 128 Figura 34. Datos Generales para ingresar al CYPE 3D ............................................................. 130 Figura 35. Normativa para el cálculo de la acción sísmica en el CYPE 3D .............................. 131 Figura 36. Hipótesis adicionales de las cargas .......................................................................... 132 Figura 37. Creación de perfiles C en el CYPE 3D .................................................................... 133 Figura 38. Creación de perfiles L en el CYPE 3D ..................................................................... 134 Figura 39. Creación de perfiles G en el CYPE 3D .................................................................... 135 Figura 40. Vinculación exterior de los puntos fijos ................................................................... 136 Figura 41. Creación de los puntos fijos en el CYPE 3D............................................................ 136 Figura 42. Vinculación exterior de los puntos móviles ............................................................. 137 Figura 43. Creación de los puntos móviles en el CYPE 3D ...................................................... 137 Figura 44. Ventana para introducir paños .................................................................................. 138 Figura 45. Introducción de paños en la cubierta ........................................................................ 138 Figura 46. Comprobación de los elementos en la cubierta ........................................................ 139 Figura 47. Ventana para calcular la estructura metálica ............................................................ 140 Figura 48. Cálculo de la estructura metálica.............................................................................. 140 CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO XIV ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Litología ......................................................................................................................... 14 Tabla 2. Clasificación de suelos, ubicación y características ...................................................... 15 Tabla 3. Coordenadas del edificio CENI ..................................................................................... 19 Tabla 4. Valores del Factor Z en función de la zona sísmica adoptada ....................................... 37 Tabla 5. Tipología del sistema estructural implementado para la evaluación ............................. 43 Tabla 6. Puntaje básico de cada sistema estructural .................................................................... 44 Tabla 7. Modificadores ................................................................................................................ 45 Tabla 8. Variable Independiente .................................................................................................. 63 Tabla 9. Variable Dependiente ..................................................................................................... 64 Tabla 10. Equipo utilizado del Esclerómetro ............................................................................... 76 Tabla 11. Resultado del Rebote de los Pilares de la Planta Baja ................................................ 80 Tabla 12. Resultado del Rebote de los Pilares de la Planta Alta ................................................ 82 Tabla 13. Resultado del Rebote de la Losa Entrepiso y Losa Superior ...................................... 84 Tabla 14. Resultado del Rebote de las Vigas Entrepiso ............................................................. 85 Tabla 15. Resultado del Rebote de las Vigas Superiores ............................................................ 87 Tabla 16. Resultado del Rebote de la Escalera ........................................................................... 89 Tabla 17. Elementos Estructurales evaluados con el Esclerómetro ............................................. 93 Tabla 18. Datos Generales del edificio ........................................................................................ 97 Tabla 19. Puntaje Final del FEMA 154 ..................................................................................... 100 Tabla 20. Análisis de Observaciones del FEMA 154 ................................................................ 101 Tabla 21. Grado de Vulnerabilidad sísmica del edificio CENI ................................................. 101 Tabla 22. Parámetros para definir el espectro de diseño ............................................................ 105 Tabla 23. Resultados de los modos de vibración, periodo y porcentaje de participación de masa ..................................................................................................................................................... 116 Tabla 24. Rango de periodo según los modos estudiados en X1 ............................................... 118 Tabla 25. Rango de periodo según los modos estudiados en Y1 ............................................... 118 Tabla 26. Centro de masas, centro de rigidez y excentricidades de cada planta ....................... 119 Tabla 27. Cortante dinámico CQC en X .................................................................................... 120 Tabla 28. Cortante dinámico CQC en Y .................................................................................... 121 Tabla 29. Peso Sísmico .............................................................................................................. 122 CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO XV Tabla 30. Valores del coeficiente que depende del tipo de edificio para el cálculo del período de vibración ..................................................................................................................................... 124 Tabla 31. Periodo de Vibración (T) ........................................................................................... 124 Tabla 32. Valores de la deriva máxima...................................................................................... 125 Tabla 33. Desplome local máximo de los pilares ..................................................................... 125 Tabla 34. Desplome local máximo de los pilares ..................................................................... 126 Tabla 35. Introducción de cargas en el CYPE 3D ..................................................................... 132 Tabla 36. Propuesta de Medidas de Reducción de Riesgos ante una Amenaza Sísmica ........... 142 CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO XVI ÍNDICE DE ANEXOS Anexo 1. Afectaciones en el sistema estructural de Bahía de Caráquez de la provincia de Manabí ..................................................................................................................................................... 153 Anexo 2. Fisuras y daños por el terremoto del pasado 16 de Abril del 2016 en la Catedral de Guaranda ..................................................................................................................................... 154 Anexo 3. Fachada del edificio donde funciona el Distrito de Educación del cantón Bolivarense de Chillanes, que es uno de los 80 edificios afectados en esa población ........................................ 155 Anexo 4. Esclerómetro ............................................................................................................... 156 Anexo 5. Piedra Abrasiva ........................................................................................................... 156 Anexo 6. Formulario del Esclerómetro ...................................................................................... 157 Anexo 7. Formulario aplicado del Esclerómetro ........................................................................ 158 Anexo 8. Preparación del elemento estructural para tener una superficie lisa con la piedra afiladora ..................................................................................................................................................... 159 Anexo 9. Trazado de la cuadrícula para realizar el Ensayo del Esclerómetro ........................... 159 Anexo 10. Trazado de la cuadrícula en los Pilares con el Esclerómetro .................................... 160 Anexo 11. Toma de muestras del rebote de los Pilares con el Esclerómetro ............................. 160 Anexo 12. Trazado de la cuadrícula para realizar la evaluación de los Pilares de la planta baja con el Esclerómetro ........................................................................................................................... 161 Anexo 13. Toma de muestras del rebote de los Pilares de la planta baja con el Esclerómetro .. 161 Anexo 14. Trazado de la cuadrícula de los Pilares de la planta alta con el Esclerómetro .......... 162 Anexo 15. Toma de muestras del rebote de los Pilares de la planta alta con el Esclerómetro ... 162 Anexo 16. Trazado de la cuadrícula de la Losa Entrepiso y Losa Superior con el Esclerómetro ..................................................................................................................................................... 163 Anexo 17. Toma de muestras del rebote de la Losa Entrepiso y Losa Superior con el Esclerómetro ..................................................................................................................................................... 163 Anexo 18. Trazado de la cuadrícula de las Vigas Entrepiso con el Esclerómetro ..................... 164 Anexo 19. Toma de muestras del rebote de las Vigas con el Esclerómetro ............................... 164 Anexo 20. Trazado de la cuadrícula de las Vigas Superiores con el Esclerómetro .................... 165 Anexo 21. Toma de muestras del rebote de las Vigas Superiores con el Esclerómetro ............. 165 Anexo 22. Trazado de la cuadrícula de las Escalera con el Esclerómetro ................................. 166 Anexo 23. Toma de muestras del rebote de las Escalera con el Esclerómetro ........................... 166 CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO XVII Anexo 24. Valor del rebote obtenido de las muestras del Esclerómetro .................................... 167 Anexo 25. Gráfica de la cuadrícula que se encuentra en el Esclerómetro .................................. 167 Anexo 26. Medición de la altura de los plantas del edificio CENI ............................................ 168 Anexo 27. Formulario del método FEMA 154 ........................................................................... 169 Anexo 28. Inspección para realizar la evaluación visual del método FEMA 154 ...................... 170 Anexo 29. Recolección de los datos generales y tipología del sistema estructural .................... 170 Anexo 30. Presencia de humedad en la infraestructura del CENI ............................................. 171 Anexo 31. Elaboración del Modelamiento en el programa CYPECAD .................................... 171 Anexo 32. Programa CYPECAD, versión 2017 ......................................................................... 172 Anexo 33. Reporte de la Justificación de la acción sísmica ....................................................... 173 Anexo 34. Reporte de la Distorsión de Pilares ........................................................................... 174 CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO XVIII RESUMEN El Ecuador está ubicado en una zona sísmica activa, es por eso que algunos sismos producidos en el país evidencian algunos problemas relacionados directamente al diseño sismorresistente de las estructuras. El objetivo de esta investigación es evaluar la vulnerabilidad físico-estructural ante una amenaza sísmica del edificio CENI, de la UEB con el uso de herramientas tecnológicas. La investigación en primera instancia pretende determinar los efectos de las condiciones actuales de los elementos de la edificación y aplicar las herramientas técnicas para verificar el comportamiento de la estructura y contribuir a la institución, disminuyendo los riesgos ante estos eventos sísmicos. La metodología de la investigación consiste en un estudio de tipo transversal, descriptiva y no experimental, empleando la utilización del Esclerómetro para la medición de los elementos estructurales, el método FEMA 154 para la inspección y evaluación visual, el software CYPECAD para modelar y obtener un análisis de la vulnerabilidad. Los resultados obtenidos; del FEMA 154 evidencia un grado de vulnerabilidad Alta, en base a los parámetros de las irregularidades en planta y elevación, así como también el tipo de suelo en el que se encuentra el edificio, en el programa CYPECAD, según los reportes la estructura tiene torsión porque los valores de los dos primeros modos de 0.9007 y 0.932 están cercanos a 1 y además el periodo de vibración no cumple con el requerimiento establecido en la NEC 2014. Adicionalmente con el CYPE 3D se logró modelar la cubierta metálica obteniendo un valor de resistencia que afecta a las cerchas y correas. Palabras clave: amenaza sísmica, cypecad, fema 154, vulnerabilidad física, vulnerabilidad estructural. CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO XIX ABSTRACT Ecuador is located in an active seismic zone, that is why some earthquakes produced in the country show some problems directly related to the seismic-resistant design of structures. The objective of this research is to evaluate the physical-structural vulnerability to a seismic hazard of the CENI building of the UEB with the use of technological tools. The first instance research aims to determine the effects of the current conditions of the elements of the building and apply technical tools to verify the behavior of the structure and contribute to the institution, reducing the risks of these seismic events. The research methodology consists of a cross-sectional, descriptive and non- experimental study, using the Sclerometer to measure the structural elements, the FEMA 154 method for visual inspection and evaluation, and the CYPECAD software to model and obtain a vulnerability analysis. The results obtained; from the FEMA 154 evidences a High vulnerability degree, based on the parameters of irregularities in plan and elevation, as well as the type of soil in which the building is located, in the CYPECAD program, according to the reports the structure has torsion because the values of the first two modes of 0.9007 and 0.932 are close to 1 and also the vibration period does not meet the requirement established in the NEC 2014. Additionally, CYPE 3D was used to model the metal deck obtaining a resistance value that affects some trusses and purlins. Key words: seismic hazard, cypecad, fema 154, physical vulnerability, structural vulnerability. CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 1 INTRODUCCIÓN En los últimos tiempos, los movimientos bruscos de la tierra que son generados por terremotos y/o sismos han impactado áreas principalmente vulnerables, destruyéndolas social y económicamente. Todas estas consecuencias han permitido identificar el rol fundamental que juega el diseño estructural de los edificios a la hora de salvaguardar la integridad de las personas, siendo necesario tomar conciencia ante los daños que sufren las estructuras (Salazar et al., 2022). En el Ecuador uno de los eventos naturales que han ocurrido con mayor frecuencia y que causan impacto en la población son los movimientos sísmicos. El país se encuentra dentro de una zona tectónica activa, como expresan (Lara et al., 2018):“entre el límite de la Placa Oceánica de Nazca y Placa Continental Sudamericana”, además debido a su ubicación geográfica y al fallo constructivo, las infraestructuras están propensos a sufrir daños físicos. Debido a los antecedentes sísmicos registrados en el Ecuador, durante la última década, Ecuador vivió un sismo de magnitud de 7.8 grados, el 16 de abril del 2016, siendo el epicentro Pedernales en la provincia de Manabí, generando diversas consecuencias: sociales, económicas, políticas y ambientales, con cientos de damnificados y edificios colapsados por falta de un diseño sismo-resistente, posterior a este el 06 de septiembre del 2018 se registró un sismo de 6,5 grados de magnitud que tuvo como epicentro en el cantón Cumandá perteneciente a la provincia de Chimborazo, afectando además las viviendas del cantón Chillanes y posteriormente genero problemas a nivel nacional y en la provincia de Bolívar. Estos referentes nos dan a conocer que en la mayoría de los casos muchas de las edificaciones modernas y antiguas son sísmicamente vulnerables. El Centro de Eventos Nacionales e Internacionales (CENI), fue construido en base a los códigos de la (Norma Ecuatoriana de Construcción 2010). En la actualidad se encuentra vigente la (NEC, 2014), que pretende dar respuesta a la demanda de la sociedad en cuanto a la mejora de la calidad y la seguridad de las edificaciones, persiguiendo a su vez, proteger al cuidado y fomentar un desarrollo urbano sostenible. Principalmente en nuestro país y en la ciudad de Guaranda no son netamente cumplidas al momento de ser construidas, esto se pudo evidenciar en los sucesos recientes de los sismos ocurridos. Por lo antes mencionado la vulnerabilidad en las edificaciones es un tema de importancia debido a la amenaza sísmica que está presente, por lo cual se desarrolló esta propuesta investigativa con el interés de evaluar los riesgos estructurales y a la vez se espera CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 2 que el edificio no sufra muchos daños, no colapse y siga siendo funcional ante eventos sísmicos que puedan suceder. Posteriormente, la aplicación de este estudio de vulnerabilidad estructural se adoptará al método propuesto por (Hernández & Castro, 2011): “Federal Emergency Management Agency por sus siglas en inglés (FEMA), conocido como FEMA 154”, la cual consistirá en evaluar visualmente los aspectos más importantes para el diagnóstico de la vulnerabilidad del edificio. Además de verificar mediante el instrumento (esclerómetro), la cual (Romero et al., 2021, p. 29) ha concluido que “calcula el índice de rebote, relaciona la dureza superficial del hormigón con su resistencia”. Finalmente, después de haber realizado las respectivas visitas de campo y la aplicación del formulario e instrumento, se logrará obtener el levantamiento estructural del edificio y realizar el modelamiento en el software CYPECAD con el fin de generar información del comportamiento de los elementos estructurales en un evento sísmico. Con los resultados obtenidos en esta investigación se generará medidas necesarias para que las autoridades competentes de la Universidad Estatal de Bolívar (UEB) pongan en práctica las acciones para reducir los factores de riesgo que están asociados a las edificaciones ante un evento de fenómeno natural y así lograr promover a tener mejores construcciones en el futuro. CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 3 CAPÍTULO 1: EL PROBLEMA 1.1. Planteamiento del Problema En nuestro planeta algunos países se ven amenazados por la actividad sísmica, la cual causa afectaciones graves a la población y especialmente a la infraestructura. La ocurrencia de estos eventos es preocupante debido a la frecuencia con la que se repiten los sismos especialmente en los países que se encuentran expuestos. Debido a estas experiencias han motivado al desarrollo primordial de técnicas para la cuantificación del peligro sísmico. Según (Martínez & Angulo, 2016) “el peligro sísmico en Ecuador está regido principalmente por dos tipos de fuentes sísmicas: subducción (interplaca e intraplaca), y de tipo corticales (superficiales)”. La presencia de placas tectónicas ha creado la formación de la geomorfología, el Ecuador atraviesa la cordillera de los andes que se sitúa sobre una región tectónica activa. Al estar rodeados de varios volcanes y la presencia de fallas geológicas se puede relacionar que los volcanes en cierta parte generan los sismos debido a la presión que permite a la tierra movimientos para liberar todo el magma acumulado. (Orellana et al., 2022), señalan que “nuestro país se encuentra dentro del denominado Cinturón de Fuego del Pacifico”, el cual debido a la liberación de energía de las fuentes sísmicas pueden generar pérdidas tanto humanas, económicas, ambientales y materiales. La provincia Bolívar es una zona de alto riesgo sísmico que se encuentra ubicado en el área de influencia de diversas fallas geológicas, tal es el caso de la ciudad de Guaranda que se la considera según la NEC 2014 como una zona IV de peligro sísmico muy alto. En el Levantamiento Geológico de la Depresión de Guaranda, realizado por Luis Escorza se menciona que la ciudad se encuentra asentada en la denominada zona de “Depresión Guaranda”, la misma que está limitada por tres fallas geológicas; desde la más antigua se tiene las siguientes: la primera es la Falla del rio Salinas (RS), que es una extensión de la Falla de la Hoya Chimbo, que tiene un rumbo norte sur, y esta falla a su vez puede ser considerada un ramal de la Falla Regional Puná-Pallatanga-Riobamba; la segunda es la Falla del rio Guaranda (RG) o Falla Illangama-Guaranda que se localiza paralela a la Cordillera de Chimbo y paralela al flanco oeste de la Cordillera Occidental; la tercera Falla la de Negroyacu (NG), según consta en el esquema tectónico de la Depresión de Guaranda (Caspi et al., 2021). Geomorfológicamente está sobre un terreno conformado por laderas de materiales poco consolidadas, es decir por rellenos CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 4 compactados y sobre todo con un mal drenaje superficial que induce gradientes elevados de infiltración en el flujo subterráneo lo que la hace una zona que reaccionaria desfavorablemente ante una amenaza. La ocurrencia de un sismo ya sea de baja o de gran magnitud tiene diversos efectos negativos en las infraestructuras, ya sea estructural y no estructural, para poder identificar todos estos efectos se debe realizar una evaluación físico-estructural en los sistemas edificados con la que se podrá detectar todo tipo de inexactitudes que posee la estructura e identificar las posibles medidas de corrección debido a diferentes amenazas ya sea de origen natural y antrópico. El edificio (CENI), está implantado sobre un terreno de relleno con suelo natural, según antecedentes históricos en este sector existía la presencia de cochas (lagunas de agua), por lo que es muy susceptible a sufrir procesos de licuefacción ilógicamente podría darse una posible afectación al sistema estructural edificado que es motivo de nuestra investigación. Con los antecedentes de los factores expuestos anteriormente es necesario realizar una evaluación de la vulnerabilidad físico-estructural ante una amenaza sísmica en una de las infraestructuras de la UEB, que es de gran importancia para esta institución. 1.2. Formulación del Problema ¿Con que herramientas técnicas se debe realizar la evaluación de la vulnerabilidad físico- estructural ante una amenaza sísmica del edificio CENI, de la UEB? CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 5 1.3. Objetivos 1.3.1. Objetivo General Evaluar la vulnerabilidad físico-estructural ante una amenaza sísmica del edificio CENI, de la UEB con el uso de herramientas tecnológicas. 1.3.2. Objetivos Específicos • Determinar las condiciones actuales de los elementos físicos estructurales del edificio CENI. • Aplicar las herramientas técnicas de evaluación estructural al sistema edificio como la matriz FEMA 154 y el programa CYPECAD. • Proponer medidas de reducción de riesgos ante una amenaza sísmica para el edificio del CENI a partir de los datos obtenidos de la investigación. CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 6 1.4. Justificación de la Investigación La evaluación de la vulnerabilidad físico-estructural nace por la necesidad de conocer la capacidad que tiene el edificio para soportar una amenaza sísmica, siendo importante evaluar las condiciones actuales de los elementos físicos-estructurales siendo una clave para la reducción de riesgos. Con los antecedentes sísmicos existentes en nuestro país y consecuentemente en la ciudad de Guaranda se presencia diferentes afectaciones de estos sismos, por lo cual se considera importante realizar una investigación y análisis estructural del edificio CENI. La vulnerabilidad físico-estructural frente a la amenaza sísmica es considerada de importancia debido al impacto de esta amenaza sobre la edificación, puede ocasionar daños materiales, económicos, inclusive pérdidas humanas. En Guaranda en los últimos años debido a los sismos registrados, se ha podido constatar daños significativos en algunas edificaciones debido a diversos factores; fallas geológicas, su localización geográfica, materiales de construcción y sobre el tipo de suelo que se encuentra asentado provocando que la comunidad universitaria se encuentre expuesta a la vulnerabilidad física. La presente investigación prevé un estudio de los sistemas edificados que servirá de base o referencia para otros sistemas análogos; donde se determinara si la construcción del modelo del edificio CENI podrá garantizar la seguridad y operatividad del mismo durante una época de crisis, para ser más específicos, en caso de que la ciudad de Guaranda sea golpeada por eventos sísmicos de alta magnitud y de ser el caso que el edificio se encuentre en su total capacidad de funcionalidad esto en cuanto a las técnicas sofisticadas que se aplicaran para su correcto funcionamiento. El desarrollo de esta investigación impulsará la aplicación de herramientas tecnológicas, como en el programa CYPECAD, se puede llevar a cabo un análisis del comportamiento estructural. Así como también será base fundamental para otros estudios previos de modelamientos estructurales para que los estudiantes puedan ejecutar acciones que mejoren los elementos constructivos. Facilitando alternativas que requieran un estudio más detallado sobre la susceptibilidad en que la estructura pueda sufrir daños en un movimiento sísmico La investigación en este sentido se centra en la realización de un estudio técnico del comportamiento estructural del edificio para dar a conocer el estado actual con el uso de la metodología FEMA 154 y la utilización del Software CYPECAD como uno de los programas más actualizados, que será de ayuda para generar medidas de prevención de colapso estructural ante CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 7 sismos y sean tomados en cuenta como factor crítico de priorización de intervenciones. Con este proyecto se contribuirá a la concientización de la vulnerabilidad al que está expuesta la edificación y de esta manera las autoridades de la institución gestionen los recursos necesarios que estén dentro de sus respectivas competencias, para seguir conservando la infraestructura. 1.5. Limitaciones En este proyecto de investigación se han presentado limitaciones que se han generado durante el desarrollo de esta investigación las cuales se las describirán a continuación: • Escasa información en la web sobre estudios y revistas acerca del tema de vulnerabilidad estructural y la utilización del programa. • Carencia de estudios análogos en cuanto a la vulnerabilidad estructural en instituciones públicas de la ciudad. • La licencia y aplicación del programa a nivel local no es muy conocido. CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 8 CAPÍTULO 2: MARCO TEÓRICO 2.1. Antecedentes de la Investigación 2.1.1. Antecedentes Históricos (Castro & Campos, 2018), señalan que “un sismo es el efecto de una perturbación que ocurre ya sea en la superficie o en el interior de la Tierra, al lugar donde se origina la perturbación se le conoce como fuente sísmica”. Los problemas de los sismos se pueden originar ya sea por un movimiento telúrico, fricción y deformación de las placas tectónicas. El Ecuador, al ser calificado como un país multiamenazas, está expuesta a sufrir consecuencias de eventos sísmicos, por lo cual se hace necesario la realización de estudios de vulnerabilidad sísmica que permiten conocer la situación actual de las edificaciones existentes con el fin de ubicarlas en un nivel de vulnerabilidad y proponer planes de reforzamiento para aquellas estructuras que lo requieren y de este modo, alcanzar un comportamiento aceptable ante un evento sísmico (Cunalata & Caiza, 2022). La mayoría del territorio del Ecuador se encuentra ubicada en una zona de alto peligro sísmico, como se evidencia en la NEC-SE-DS. La vulnerabilidad o susceptibilidad al daño de muchas edificaciones que tienen un alto grado de exposición por estar en su mayoría situadas en ciudades con alta peligrosidad sísmica como Quito, Guayaquil y todas las ciudades costeras, de aquellas construidas antes de la promulgación de los códigos de la construcción o de aquellas que no han sido diseñadas apropiadamente que a lo largo de su vida han sido reformadas, ampliadas o que han sufrido un cambio en el tipo de uso, distinto al contemplado diseño. El riesgo sísmico es alto y debe ser considerado en la toma de decisiones (NEC, 2014). Un caso crítico es el de las edificaciones llamadas esenciales o de ocupación especial, que no pueden cesar sus actividades luego de un sismo, sobre todo cuando el desastre natural ha causado el colapso de otras edificaciones, con heridos, muertos y refugiados. Entre estas edificaciones se hospitales, muchos de los centros educativos, edificaciones de bomberos y otras instituciones de socorro, destacamentos militares y de policía, gobierno, etc (NEC, 2014). Una mejor estimación del riesgo sísmico es fundamental para minimizar la pérdida de vida, daño a la propiedad, el trastorno social y económico debido a los sismos. Una presentación relevante y transparente del riesgo sísmico provee la base para mejores códigos de construcción, CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 9 planes de respuesta emergente, protección de la infraestructura critica planeamiento del uso de suelo para el desarrollo sostenible y estrategias para la contracción de seguros (NEC, 2014). Ilustración 1. Ecuador, zonas sísmicas para propósitos de diseño y valor del Factor de Zona Z Fuente: (NEC, 2014) En la NEC-2014 se establece seis zonas sísmicas en el Ecuador, donde la provincia Bolívar se encuentra entre las zonas sísmicas IV y V. Como se puede observar el mapa de la ”Ilustración 1”. La ciudad de Guaranda se encuentra ubicada en la zona IV de peligro sísmico, esto hace que sea más susceptible ante la ocurrencia de un sismo. La provincia Bolívar está rodeada por 14 fallas geológicas tanto inversas como normales, las mismas que nos permite realizar el estudio sobre el análisis de riesgos sísmicos y obtener el grado de vulnerabilidad de cada cantón del mismo, en la “Ilustración 2”, que se muestra a continuación se describen las fallas geológicas con incidencia en la provincia (Castro et al., 2019). CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 10 Ilustración 2. Mapa de fallas cuaternarias y pliegues de Ecuador Fuente: (Castro et al., 2019) Escorza nos menciona que la Ciudad de Guaranda, está asentada en la denominada zona de “Depresión de Guaranda”. Debido al proceso de subducción de Nazca y Sudamericana; Escorza, también plantea que “principalmente todo el valle del rio Chimbo es una posible saturación o una depresión del Oligoceno Superior, esto producto de una tectónica comprensiva; pero en la Depresión de Guaranda es específicamente producto de un evento tectónico del Neógeno, es decir de las últimas fases del levantamiento de los Andes. Además sostiene que esta CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 11 depresión es un bloque tectónico acuñado, los esfuerzos horizontales vinieron desde el este, al levantarse el Macizo de Coshuna; la falla del rio Guaranda se generó en este evento tectónico. Al acumularse esfuerzos compresionales el bloque acuñado fue tectónico; formándose bloques, unos se levantaron y otros se hundieron, este fenómeno le dio de depresión y la presencia de colinas en Guaranda (Caspi et al., 2021). Ilustración 3. Esquema Tectónico de la Depresión de Guaranda. Imagen extraída de la Microzonificación Sísmica de la Zona Urbana del cantón Guaranda Fuente: (Portuguez & Mena, 2012, como se citó en Caspi et al., 2021) CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 12 Amenaza Sísmica en Guaranda Guaranda se encuentra en una alta amenaza sísmica, la cual ha generado afectaciones en las diferentes parroquias: Ángel Polibio Chávez, Gabriel Ignacio Veintimilla, Guanujo, Salinas, San Simón, Santa Fe, Simiatug, Julio Moreno, de las cuales las causas de esta amenaza fueron la Falla de Pallatanga, las Fallas Locales y ocasionado en la zona de subducción (Placa de Nazca y Continental). Además existe una amenaza a la infraestructura, esto en cuanto a la ubicación, por lo que se la considera una zona alta de riesgo sísmico y edificaciones que no cumplen con las normas sismo-resistentes (PDOT, 2020). Para la evaluación estructural ante la amenaza sísmica se han tomado en consideración dos hechos históricos que han causado diferentes consecuencias en el país, de las cuales se puede mencionar lo siguiente: 16 de abril del 2016 El 16 de abril de 2016 ocurrió en Ecuador un sismo de magnitud 7,8 en la escala de Richter (Mw), cuyo epicentro se ubicó en la costa de Pedernales, a 20 Km de profundidad. Las ciudades de Pedernales, Portoviejo, Manta y Bahía de Caráquez de la provincia de Manabí fueron las más afectadas, con aceleraciones medidas desde 1.407g aceleración pico del terreno (PGA) (E) (Pedernales) hasta 0,38g aceleración pico del terreno (PGA) (Portoviejo) (Castañeda & Bravo, 2017). Varios edificios colapsaron a cientos de kilómetros del epicentro, el sismo convirtió a estas ciudades, a un precio indeseable e invaluable para cualquier sociedad. Así, algunas edificaciones, que no colapsaron por fracciones de aceleración, muestran zonas de confinamiento que concentraron fallos de corte en los extremos de las columnas (Castañeda & Bravo, 2017). Antes del terremoto, en Bahía de Caráquez hubo 75 edificaciones que fluctuaron entre los 6 y 10 pisos; 20 de ellos se localizaban en la punta norte de la ciudad. Actualmente se encuentran deshabitadas debido a las grietas en la mampostería y otros daños estructurales producidos con ella. Entre los principales daños más comunes en el terremoto fueron el colapso parcial de pisos superiores, daños en las columnas por piso blando, agrietamientos en columnas esquineras por torsión en planta, daños por columnas corta, fallo en el nudo viga- columna corta, daños en paredes CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 13 exteriores debido a golpeo, falla de punzonamiento en losas planas, grietas y fisuras en paredes de mampostería, colapso de elementos no estructurales en balcones y fachada (Campos et al., 2021). Además en la ciudad de Guaranda se presenció que el edificio de “La Guitarra” donde está el museo del Taita Carnaval resulto afectado en una parte de su infraestructura y se quebraron sus ventanales. También se evidencio daños en el Puesto de Auxilio Inmediato de la Plaza Roja y también se produjo una fisura en las torres de la Iglesia Catedral y daño estructural en la cúpula. 06 de septiembre del 2018 El 6 de septiembre del 2018 se registró un sismo de magnitud 6.2 Mw. Su epicentro fue localizado a 6 km de Cumandá provincia de Chimborazo a unos 90 km de profundidad. El sismo está relacionado con una fractura en la Placa de Nazca considerándose una ruptura de carácter normal, se identificó varias ciudades cercanas al epicentro con daños estructurales. Los cantones más afectados fueron: “Chillanes, Cumandá y Pallatanga”, con intensidad VI, con una clase de vulnerabilidad BC (bloque no reforzado sin diseño sismo resistente) y un grado de daño 3-4 (grietas largas y extensas en todos los muros, colapso parcial o total de mampostería). Las pérdidas causadas en aquel terremoto están directamente relacionado al efecto de sitio que aumentó la velocidad de las ondas sísmicas por el tipo de suelo que posee el cantón Chillanes y por la vulnerabilidad física de sus construcciones, la cual consiste en mampostería de bloques sin diseño sismo resistente; que fueron y son construidas sin normas o códigos de construcción. Después del sismo se realizó las labores de limpieza de escombros en varias calles de Guaranda. En la Iglesia La Catedral se desprendió un cerramiento de tierra y parte del revestimiento de una de las dos torres. Varias casas también resultaron afectadas con fisuras e incluso se suspendieron las clases debido a las evaluaciones que se realizaban en las instituciones educativas. Geología de Guaranda Según el (PDOT, 2020), se han encontrado las siguientes formaciones geológicas con sus características litológicas con su tipo de permeabilidad y las hectáreas en el cantón Guaranda: CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 14 Tabla 1. Litología FORMACION GEOLOGICA LITOLOGIA TIPO DE PERMEABILIDAD Ha PORCENTAJE Volcánicos Runayacu Tobas, Flujos de Lava Fisuración 1177 1% Volcánicos Pisayambo Andesita, Aglomerado, Flujos de lava, Toba, Andesita, Aglomerado, Piroclásticos 44569 28% Volcánicos Guaranda Tobas, Andesitas 16118 10% Volcánicos del Chimborazo Tobas 2578 2% Unidad Macuchi Andesita, Lava indiferenciada, Lava de Almohadilla, Brechas, Volcaniclasticas gruesas, Andesita, Arenisca volcánica, Limolita volcánica, Limonita 82886 52% Formación Zapotillo- G. Alamor Conglomerado, Arenisca, Lutita, Limolita, Grauvaca 761 0% Formación Yungilla Lulita, Chert, Conglomerado, Caliza, Grauvaca y Conglomerado, Andesita 11425 7% Fuente: (PDOT, 2020) El cantón Guaranda; acorde a lo descrito anteriormente, la mayor parte de su territorio se encuentra denominado por la formación geológica de la unidad de Macuchi, con una superficie de 82886 ha, lo que ocupa el 52% del todo el cantón, ubicándose principalmente en el occidente, CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 15 comprendiendo las parroquias de: San Luis, Facundo Vela, Simiatug, Salinas, parte occidental de la cabecera cantonal, pequeña proporción de Julio Moreno y San Simón (PDOT, 2020). Tipo de suelo El cantón Guaranda, de la superficie total intervenida, predominan ampliamente suelos de orden de los entisoles, con una superficie de 14374, 724 ha (5%), seguidos de los inceptisoles con 172004, 495 ha, este es el grupo que ocupa más espacio en el cantón con un porcentaje de 60%, seguido de los inceptisoles+alfisoles que ocupan 12293,135 ha (4%), luego inceptisoles+entisoles con 73880, 645 ha (26%) y también se encuentran los molisoles con 1546, 49 ha (5%) (PDOT, 2020). Tabla 2. Clasificación de suelos, ubicación y características SECTORES ALTITUD (msnm) SUELOS CLASIFICACION CARACTERISTICAS San Lorenzo, San Simón, Santa Fe, Julio Moreno, Guaranda, Salinas, San Luis de Pambil 1.760 Entisol Se han formado principalmente en las planicies de inundación, derrames y detalles de ríos y arroyos por sedimentos depositados recientemente por las aguas. Son suelos de pluviales textura variable limosos o arcillosos profundos pedregosos, franco arenosos de zonas secas. San Luis de Pambil, Facundo Vela, Simiatug, Salinas, Guaranda, San Simón, San Lorenzo 2.620 Inceptisol Incluye determinados suelos de las regiones subhúmedas y húmedas características por su tierra amarillenta, franca y arenosa con retención de agua. Su composición de arcillas y arena. Facundo Vela, Simiatug, Salinas, Guaranda, Julio 3.520 Inceptisoles Entisoles Se caracterizan por presentar un horizonte sub superficial de enriquecimiento secundario de arcillas, desarrolladas en condiciones de acidez o de alcalinidad CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 16 Moreno, Santa Fe, San Luis de Pambil sódica y asociado con una horizonte superficial claro, generalmente pobre en materia orgánica o de poco espesor, son suelo pardo rojizos-arcilla arenosos- medianos o pocos profundos-algo rocosos. Julio Moreno, Santa Fe, zona baja de Guaranda, Simiatug, San Lorenzo, San Simón 4.4040 Molisoles Básicamente son suelos negros o pardos ricos en materia orgánica de pastizales, praderas; de textura uniforme, franco arenosos y arcillosos. Julio Moreno, Guaranda, Salinas, San Luis de Pambil 1000 Inceptisol Alfasol Suelos de ambiente relativamente húmedo, con un horizonte de acumulación de arcillas y no de saturados. Son suelos pluviales textura variable -limosos o arcillosos profundos-pedregosos. Son pegajosos, plásticos en estado húmedo y poseen muchos nutrientes y materia orgánica. Fuente: (PDOT, 2020) El suelo que mayor ocupa en el territorio es el de orden Inceptisol con propiedades físicas y químicas muy variables, como: suelos desde drenados a bien drenados, texturas de arenosas a arcillosas, pH de ligeramente ácidos a ligeramente alcalinos, con saturación de bases mayor o menos a 60% (PDOT, 2020). CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 17 2.1.2. Antecedentes Referenciales Para la presente investigación se tomaron en cuentas las siguientes investigaciones: A nivel internacional (Guzmán & Torres, 2022), realizaron un trabajo de tesis titulada: “Evaluación de la Vulnerabilidad Sísmica de un edificio de cinco niveles utilizando SAP2000 y CYPECAD en Cusco, Perú-2022”, este estudio de grado tiene como objetivo evaluar la vulnerabilidad sísmica de un edificio de concreto armado de cinco niveles de uso familiar utilizando el software SAP2000 y CYPECAD, el tipo de investigación es aplicada con un diseño no experimental y un nivel descriptivo, la muestra representa la edificación de concreto armado de cinco pisos de uso familiar en la provincia de Cusco, los instrumentos utilizados en esta investigación son una ficha técnica para la recolección de datos, a fin de dar uso siguiente de estas observaciones a los softwares SAP2000 y CYPECAD para el análisis de la estructura y vulnerabilidad sísmica. Los resultados muestran desplazamientos máximo (deriva) en el piso 5, en el eje X con 0.00453 cm y en la dirección Y de 0.00503 cm, donde muestra que el edificio es frágil y está expuesto a un daño sísmico severo. El resultado principal de las edificaciones de 5 niveles de concreto armado, cumplen con los requerimientos mínimos establecidos por las normas estructurales y son capaces de soportar los sismos ocasionales presentando deformaciones permanentes en los elementos estructurales. A nivel nacional (Romero & López, 2021), en su artículo científico denominado: “Modelación de la mampostería en el comportamiento de un edificio de hormigón armado”, el objetivo de esta investigación fue desarrollar de forma sintética un análisis sismo resistente de un edificio de hormigón armado mediante el uso del software CYPECAD, este trabajo de investigación se basa en dos modelos teóricos, el primero considerando únicamente los elementos resistentes, el otro con la interacción de la mampostería no estructural con la edificación, donde se consideró para el estudio un edificio de 13, 60 m de altura ubicado en la parroquia Quitumbe Cantón Quito, provincia de Pichincha. De los resultados obtenidos se tiene que; el cortante en el nivel de piso blando se incrementa en promedio un 21.5% según las direcciones X,Y. Lo que indica un factor amplificante que debe ser considerado en el diseño de la edificación con solo elementos resistentes. Se concluyó que la mampostería no estructural con interacción es específica para cada caso, sin embargo, en todas las situaciones durante un sismo, aporta rigidez a la estructura, CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 18 modificando la distribución y magnitud de los esfuerzos provocados por la acción sísmica, pudiendo así generar efectos indeseados. A nivel local (Romero et al., 2021), en su artículo científico sobe la “Vulnerabilidad sísmica del edificio Ciencias de la Salud y del Ser Humano de la UEB-2019”, se realizó con la finalidad de analizar la vulnerabilidad antes sismos del edificio, el objetivo de esta investigación fue determinar y ponderar las características actuales de la edificación, se realizó una investigación de campo aplicando una ficha para la evaluación sísmica y sobre todo la verificación del nivel de vulnerabilidad física, en donde se utilizó el esclerómetro el cual aporta información respecto a la resistencia de la infraestructura. Además en esta investigación se utilizó la observación directa y se aplicó una ficha de la matriz de la Metodología del Programa de Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD). Como resultados de la investigación se determinó que la estructura se encuentra en un nivel de vulnerabilidad media con un puntaje de 36,6 el cual este puntaje sugiere que la edificación tiene un desempeño estructural aceptable y puede resistir un evento de menor grado, no obstante debe ser de seguimiento su comportamiento estructural. En los elementos estructurales como pilares, vigas, gradas y losas, se identificaron que especialmente dos elementos tienen una vulnerabilidad media en la primera planta correspondiendo a los pilares y losas; las vigas presentaron en la segunda planta una vulnerabilidad alta y en las gradas una vulnerabilidad baja. Como conclusión se dice que el edificio tiene un desempeño aceptable y puede resistir un evento de magnitud de menor intensidad, no obstante se sugiere el seguimiento del comportamiento estructural de la edificación. Nuestra investigación se diferencia del tema antes mencionado a nivel local, por la aplicación de la metodología FEMA 154, la cual nos ayudara a determinar cuál es el nivel de vulnerabilidad de la edificación en estudio, además también se utilizará el software CYPECAD con el propósito de verificar el comportamiento de la estructura, tomando en consideración de que no existen diferente estudios que se relacionen con metodologías esenciales para la evaluación de la vulnerabilidad asociada a una amenaza sísmica. CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 19 2.1.3. Localización y Descripción del Lugar de Estudio Ubicación El edificio del CENI se encuentra ubicado en las calles Jaime Arregui y Av. Guayaquil, en el Campus Primero de Mayo, Sector de los Trigales, con las siguientes coordenadas: Tabla 3. Coordenadas del edificio CENI Coordenadas (WGS 84 Zona 17 S) Zona 17 M Este 721983.00 Norte 9825101.00 Fuente: Google Earth Ilustración 4. Ubicación del edificio CENI Fuente: ArGisc 10.5 Elaborado por: Tamami B & Rea M, 2023 CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 20 Descripción de la edificación El sistema edificio fue inaugurado en mayo del 2010, su diseño fue realizado para que funcionen los Gremios de la UEB, esto es oficinas para la Asociación de profesores, trabajadores y estudiantes, pero dada los requerimientos institucionales las autoridades decidieron darle otro uso, por lo que cambia el nombre a “Centro de Eventos Nacionales e Internacionales” (CENI), esta edificación se desplaza en un área de construcción de 766,70 𝑚2. Ubicado en el Campus de la UEB en la Ciudadela Primero de Mayo sector Los Trigales, es una edificación que brinda servicio para actividades académicas, seminarios, talleres, cursos y reuniones en general. El edificio está conformado de dos plantas: la planta baja se accede a través de un hall de ingreso en la que se distribuye hacia el auditorio con capacidad para 200 personas, adicionalmente cuenta con una oficina de la Unidad de Cultura con 10 trabajadores, batería de servicios higiénicos, en la segunda planta consta de un salón de exposiciones de artes temporales,. Las características de la edificación son: 1. Edificación moderna tipo minimalista que está desarrollado en dos plantas 2. La estructura en general del CENI es de hormigón armado 3. La Cimentación consta de zapatas y plintos aislados 4. Las Columnas y vigas de hormigón armado 5. Los Contrapisos de hormigón simple y recubiertos de porcelanato 6. La segunda planta consta de losas de entrepisos recubierta de porcelanato 7. La cubierta del auditorio es de cerchas metálicas recubierta con placas metálicas de master mil, con cielo raso gypsum 8. Escalera de hormigón armado 9. La mampostería exterior e interior es de ladrillo tipo mimbrón, enlucidos tipos liso CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 21 2.2. Bases Teóricas 2.2.1. Vulnerabilidad Es un factor de riesgo que la persona, objeto u elemento tiende a sufrir daños económicos, políticas, psicológicas ante una amenaza. El concepto de vulnerabilidad ha sido explorado desde campos de conocimiento muy diversos, como la antropología, la sociología, la ecología política, las geociencias y la ingeniería. Sin embargo, podemos mencionar algunos conceptos relacionados con la vulnerabilidad: • Desde el punto de vista de (Rivero et al., 2017), la vulnerabilidad es definida como “la situación en la que se encuentra la población, características o atributos existentes en la misma, que le permiten o le imposibilitan enfrentar un imprevisto fenómeno natural”. • (Giménez et al., 2020), platean a la vulnerabilidad como “el límite en el que sobrepasa el grado de reserva o el nivel de capacidad de respuesta previsto disponible ante una amenaza sísmica conocida”. • Como plantea (Caicedo et al., 1994), la vulnerabilidad significa “el grado de pérdida de un elemento en riesgo o de un conjunto de tales elementos, resultante de la ocurrencia de u fenómeno natural de una magnitud dada”. • La vulnerabilidad es una característica intrínseca de las estructuras, dependiendo de la forma como hayan sido diseñadas pero independiente de la peligrosidad del sitio donde está vinculada. Se puede afirmar que cada tipo de estructura tiene su propia función de vulnerabilidad y que el método para la determinación de dicha función varia en la misma forma en la que el comportamiento estructural del elemento en riesgo sea distinto (Caicedo et al., 1994). • Como señala (Vielma, 2014), “el concepto de vulnerabilidad no solo puede utilizarse para describir aspectos estructurales, sino también para describir aspectos no estructurales, funcionales, operativos o sociales, entre otros”. 2.2.1.1. Evaluación de la Vulnerabilidad Es aquella que nos permite identificar vulnerabilidades que existe en el sistema edificio con la ayuda de herramientas tecnológicas para ser tratada inmediatamente reduciendo el riesgo ante la exposición a una amenaza. Desde el punto de vista de (Sibaja et al., 2016), la evaluación CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 22 de la vulnerabilidad consiste en determinar cuál es el grado de daño esperable en un edificio para cada nivel del movimiento sísmico del terreno. El análisis de vulnerabilidad se realiza a través de funciones de vulnerabilidad o fragilidad, que relacionan probabilísticamente una media de intensidad sísmica con una medida de daño en la edificación. En muchos casos las funciones de vulnerabilidad también incorporan las consecuencias del daño en términos de pérdidas humanas y materiales (NEC, 2014). Un estudio de vulnerabilidad requiere que se defina su naturaleza y alcance, lo cual está condicionado por varios factores, tales como: el tipo de daño que se puede evaluar, el nivel de amenaza existente en la zona, la información disponible sobre las estructuras y los datos relacionados con los daños observados durante sismos que han afectado al zona de interés. Una vez definidos estos factores, el objetivo de los estudios de vulnerabilidad es determinar el daño esperado en una estructura, en un grupo de estructuras o en toda una zona urbana, suponiendo que llegue a ocurrir un sismo de determinadas características. Conocido el daño esperado, se buscan soluciones para reducirlo y lograr disminuir en gran medida las pérdidas que pudiese ocasionar un futuro terremoto (Vielma, 2014). Es posible observar mecanismos propuestos para evaluar las condiciones de vulnerabilidad ante desastres ocasionaos por sismos, las cuales tienen que ver con la instrumentación de estrategias de prevención, incluyendo políticas, estándares, participación de los sectores sociales, inversión en la transformación de las condiciones de la población misma o por otro lado, las formas de abordar las circunstancias post desastre con el propósito de recuperar un nivel de estabilidad (Ortiz et al., 2018). En esta investigación se evalúa la vulnerabilidad mediante la realización de un formulario que permite diagnosticar aspectos estructurales como vigas, muros, cimientos, tipología estructural, irregularidad en planta y altura, estructura y las dimensiones de los diferentes elementos estructurales, dicha información se obtendrá a partir del levantamiento en terreno de la distribución de los sistemas estructurales y al final se podrá contar con un modelamiento a través del software CYPECAD para su respectivo análisis. CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 23 2.2.2 Vulnerabilidad Física Hace referencia a todo tipo de material que es utilizado para su respectiva construcción y de acuerdo a las características de la amenaza se lo considera vulnerabilidad física. La vulnerabilidad física es la propensión de un sistema a sufrir daños debido a su interacción con procesos externos e internos, potencialmente peligrosos. Es una propiedad relativa de los sistemas, lo que significa que el grado de vulnerabilidad depende del tipo de amenaza a la que este expuesta el sistema. En este sentido, un sistema puede ser más vulnerable a un fenómeno que a otro (Vielma, 2014). 2.2.3. Vulnerabilidad Sísmica Puede definirse de manera cualitativa la predisposición de una categoría de elementos en riesgo a sufrir efectos adversos causado por terremotos potenciales, a partir de esto se puede plantear instrumentos operativos de evaluaciones útiles para diversos fines, como el desarrollo de escenarios de riesgo sísmico del terremoto o de estrategias de mitigación de riesgos (Vielma, 2014). La vulnerabilidad sísmica afecta a las estructuras de concreto armado y más si estas se encuentran ubicadas en zonas con alto riesgo de peligro sísmico. Es importante conocer la vulnerabilidad sísmica de una estructura, pues representa uno de los factores del riesgo sísmico, conjuntamente con su zona sísmica (Giménez et al., 2020). 2.2.3.1. Tipos de Vulnerabilidad Sísmica • Vulnerabilidad Estructural: La vulnerabilidad estructural se produce cuando los edificios se construyen mediante proyectos y materiales que son insuficientes para resistir a las tensiones extremas, por ejemplo; fuertes vientos, presiones hidrostáticas, o sacudidas sísmicas (Vielma, 2014). • Vulnerabilidad No Estructural: Incluye los elementos arquitectónicos instalaciones y equipos de la edificación que están unidos a las partes estructurales que cumplen funciones básicas y terminan de conformar los ambientes de las edificaciones (Aguilar & Rivera, 2019). El término no estructural se refiere a aquellos componentes de un edificio que están unidos a las partes estructurales (tabiques, ventanas, puertas, cerramientos, cielos rasos, etc.) que cumplen funciones esenciales en el edificio (plomería, calefacción, aire CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 24 acondicionado, conexiones eléctricas, etc.) o que simplemente están dentro de las edificaciones (equipos médicos equipos mecánicos muebles, etc.) (OPS, 2000). Como señala la (OPS, 2000), los elementos no estructurales se pueden clasificar en las siguientes tres categorías: ▪ Los elementos arquitectónicos incluyen componentes como muros exteriores no - portantes, paredes divisorias, sistemas de tabiques interiores, ventanas, cielos rasos, sistema de alumbrados, etc. ▪ Los equipos y mobiliarios incluyen elementos como equipo médico, equipo industrial mecánico, muebles de oficinas, recipientes de medicamentos, etc. ▪ Las instalaciones básicas incluyen los sistemas de abastecimiento de servicio tales como electricidad, agua, comunicaciones internas y externas, etc. 2.2.3.4. Vulnerabilidad Sísmica en edificaciones La vulnerabilidad sísmica de un conjunto de edificios es la susceptibilidad a sufrir daños por sacudidas sísmicas y por tanto cuantifica su capacidad resistente frente a las acciones sísmicas. La vulnerabilidad es una característica intrínseca del edificio que depende de sus características de diseño, materiales y construcción (Sibaja et al., 2016). En principio, la vulnerabilidad sísmica de edificios dentro de un área urbana puede evaluarse a partir del análisis mediante modelos numéricos del daño sísmico de las estructuras y de la inspección de edificios existentes. Es aquí donde se hace necesario distinguir entre la vulnerabilidad observada; que significa la vulnerabilidad que ha sido obtenida entre la vulnerabilidad de la inspección de los daños posteriormente a un terremoto y del análisis estadístico de los mismos para algún tipo definido de la estructura y la vulnerabilidad calculada; que es la vulnerabilidad que ha sido obtenida a partir de un análisis mediante un modelo estructural y cuyos resultados han sido expresados en términos probabilísticos (Vielma, 2014). Para la realización de un análisis sismo-resistente a una edificación de hormigón armado existente, hay que hacer un análisis de vulnerabilidad sísmica, para determinar si se debe reforzar la edificación para que tenga un comportamiento adecuado frente a un evento sísmico (Hernández & Castro, 2011). Como se muestra a continuación: CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 25 Figura 1. Matriz de análisis de la vulnerabilidad sísmica de una edificación Fuente: (Hernández & Castro, 2011, p.258) VULNERABILIDAD DE LA EDIFICACIÓN MÉTODO CUALITATIVO TIPOS DE ANÁLISIS DE LA VULNERABILIDAD A SEGUIR MÉTODO CUANTITATIVO EVALUACIÓN VISUAL: −ASPECTO DE LA EDIFICACIÓN −No DE PISOS −TIPO DE ESTRUCTURACIÓN −PRESENCIA DE PATOLOGÍAS (grietas, desprendimientos, filtraciones, etc.) − IRREGULARIDADES EN PLANTA Y EN ELEVACIÓN −PRESENCIA DE PISO SUAVE −PRESENCIA DE PISO DÉBIL −DISCONTINUIDAD VERTICAL −CONCENTRACÓN DE MASA −EDIFICIOS ALEDAÑOS −ESCALONAMIENTOS −PRESENCIA DE SÓTANO −EFECTOS DE COLUMNAS CORTAS −ES MÁS COMPLETO QUE EL MÉTODO CUALITATIVO −CONTEMPLA TODAS LAS SITUACIONES DEL MÉTODO CUALITATIVO. CUANTIFICÁNDOL A −DETERMINA LA RESISTENCIA DE LOS MATERIALES (acero, concreto) −DETERMINA EL TIPO Y CANTIDAD DE ACERO EN LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES −DETERMINA LAS CARACTERISTICAS DINÁMICAS, masa, amortiguamiento, rigidez.) − INTERACIÓN SUELO. ESTRUCTURA − INTERACCIÓN DE LA ESTRUCTURA CON LOS ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES − EL MÉTODO DA RESULTADO PRELIMINAR DEL COMPORTAMIENTO (si no están presentes las mayorías de las situaciones indicadas) COMO MÉTODO CUALITATIVO RECOMENDAMOS EL DESCRITO EN EL FEMA 154 CUMPLE CON EL FEMA 154 SI NO NO NECESITA REFORZAMIENTO USAR EL MÉTODO CUANTITATIVO CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 26 El método FEMA 154, es un método cualitativo, el cual para la determinación de si se reforzara la edificación, esto se lo hace a través de un índice, el cual consiste en que si el resultado de la evaluación es menor o igual que dos (≤2) hay que hacer un método más detallado, pero si el índice de la metodología es mayor o igual que dos (≥2), no necesita un reforzamiento, por lo que el índice 2 significa que la edificación tiene una probabilidad de 1 a 100 de que colapse (Hernández & Castro, 2011). Procedimiento para evaluar la vulnerabilidad sísmica estructural: 1. Diagnostico preliminar del estado técnico general de las edificaciones • Inspección técnica visual de las edificaciones con el propósito de identificar su tipología constructiva. • Caracterización de los elementos estructurales y no estructurales que conforman cada edificación así como determinar su estado técnico, identificando la existencia de lesiones y patologías, evidencias de daños provocados por sismos u otros fenómenos naturales o antrópicos ocurridos en el área o la región. • Identificar aspectos que puedan influir en el nivel de vulnerabilidad sísmica estructural. Se incluye un levantamiento arquitectónico preliminar (Cuza et al., 2014). 2. Evaluación de la vulnerabilidad sísmica estructural en función de los siguientes aspectos: • Realización de mediciones instrumentales de suelo, en el sitio de emplazamiento de las edificaciones, para determinar su período de vibración fundamental. • Realización de mediciones instrumentales en las edificaciones para determinar las características dinámicas de las estructuras, especificando el período fundamental de vibración y su incidencia en el nivel de vulnerabilidad sísmica estructural. • Evaluación de la vulnerabilidad sísmica estructural de la edificación, para lo cual se aplica se debe aplicar un método de análisis en función de la información técnica (Cuza et al., 2014). 2.2.4. Vulnerabilidad Estructural Como señala (Blanco, 2012), “la vulnerabilidad de las estructuras depende de los posibles daños que puedan sufrir sus elementos estructurales más importantes ante un sismo, lo cual repercute en el comportamiento de todo el sistema”. CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 27 La vulnerabilidad estructural, se produce cuando edificios se construyen mediante proyectos y materiales que son insuficientes para resistir a las tensiones extremas (por ejemplo, fuertes vientos, presiones o sacudidas sísmicas y como los fenómenos sísmicos están aún fuera del alcance de la predicción, se requiere avances en el campo de la ingeniería sísmica incluso modificaciones en las normas de proyectos sismo-resistente (Vielma, 2014). Lamentablemente, en muchos países las normas para el diseño sismo resistente no son aplicadas en construcciones informales, lo cual repercute en elevar la vulnerabilidad de las estructuras. Al estudiar el comportamiento de edificaciones luego de un evento sísmico, se puede afirmar que cuando se toman en cuenta las normas de diseño sismo resistente, la construcción es debidamente supervisada y el sismo de diseño representa la amenaza sísmica que en los casos en los cuales no se cumplen los requerimientos mínimos indispensables para tal fin (Blanco, 2012). Los parámetros que definen la vulnerabilidad de una estructura se muestran en la “Figura 2”. El comportamiento estructural ante una solicitación de tipo natural o antrópica cualquiera, está sujeto a las condiciones bajo las cuales fue idealizada y concebida la estructura (diseño y cálculo), cuyo nivel de significancia dependerá en fuerte medida de la eficacia y cumplimiento de las especificaciones de los materiales, del sistema de calidad y el nivel de seguimiento en los procesos constructivos de la respectiva correspondencia en el nivel y tipo de ocupación y de la forma de mantenimiento y conservación de la estructura. Este comportamiento, expresado en términos de resiliencia y rigidez, determina el grado de seguridad estructural y el grado de funcionalidad. Estos parámetros determinan la vulnerabilidad de la estructura estudiada (Moreno & Delgadillo, 2005). CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 28 Figura 2. Esquema de la Vulnerabilidad estructural ESTRUCTURA DISEÑO Y CÁLCULO MATERIALES CONSTRUCCIÓN OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO COMPORTAMIENTO RESISTENCIA RIGIDEZ Seguridad Funcionalidad VULNERABILIDAD Fuente: (Moreno & Delgadillo, 2005) 2.2.4.1. Factores que influyen en la Vulnerabilidad Estructural Según (Alonso, 2014), los daños suelen ser causados por una combinación de variables asociadas comúnmente a los factores, como se muestran a continuación: Figura 3. Factores que influyen en la Vulnerabilidad estructural Vulnerabilidad Estructural depende de: a) Factores geológicos a) Factores estructurales a) Factores arquitectónicos a) Factores constructivos a) Factores socio-económicos Fuente: (Alonso, 2014) CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 29 Los diferentes factores que inciden en la vulnerabilidad son las siguientes: • Factores Geológicos: Estos factores son los que apoyan al incremento de la vulnerabilidad estructural como: la sismicidad de la zona, distancia a la fuente sísmica, magnitud del terremoto, características geotécnicas locales, interacción suelo-estructura, asentamientos del terreno y la licuefacción del suelo (Alonso, 2014). • Factores Estructurales: Son los predominan en la vulnerabilidad de la edificación tale como la tipología de la estructura, tipo de material (acero, concreto armado, madera, mampostería), deficiencia en la estimación de las cargas, deficiencia en el análisis y diseño estructural, problemas torsionales, geometría irregular de la planta y normas utilizadas (edad de la edificación) (Alonso, 2014). • Factores Arquitectónicas: Estos factores son los que influyen en el aumento de la vulnerabilidad de la estructura las cuales se asocian con la configuración geométrica irregular en la planta y en el alzado de la edificación, ordenanzas (retiros, alturas, porcentaje de construcción, etc), distribución asimétrica o impropia de elementos de fachada, utilización indiscriminada de materiales inflamables, uso excesivo de espacios abiertos y la ubicación asimétrica del núcleo de escaleras y de ascensores (Alonso, 2014). • Factores Constructivos: Son factores comunes o influyentes en la construcción o en su proceso de diseño, como por ejemplo: el encofrado deficiente, mala calidad de los materiales, protección deficiente contra el fuego, incompatibilidad de los materiales utilizados, falta de inspección eficiente, mano de obra defectuosa, uniones defectuosas de elementos prefabricados, defectos del vaciado y del curado del concreto, refuerzo inadecuado en las conexiones o juntas de los elementos de concreto armado (Alonso, 2014). • Factores Socio-económicos: El cambio del uso previsto en la edificación original, utilización de materiales no aptos para resistir sismos, falta de información y de sistema de alerta rápida, educación en la población, viviendas de bajos recursos no apropiadas para zonas sísmicas y faltas de planes de contingencias durante desastres, son factores que intervienen modernamente en la vulnerabilidad de la edificación (Alonso, 2014). CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 30 2.2.4.2.Daños Estructurales Desde el punto de vista de (Romero et al., 2021), el daño a las edificaciones puede ser causado por fenómenos naturales, por la acción humana al darle un uso impropio a estas, así como también por una incorrecta construcción. La presencia del daño en edificaciones después de un terremoto, indica la necesidad de metodologías fiables para la evaluación de la vulnerabilidad sísmica de las construcciones existentes, teniendo en cuenta la intervención compleja entre elementos estructurales, para obtener una análisis más preciso de la respuesta dinámica de la construcción en su totalidad (Pérez et al., 2013). La evaluación de los daños sísmicos en edificaciones está influenciada por incertidumbres en cada paso del proceso de evaluación, las tendencias más recientes en la evaluación de la vulnerabilidad sísmica es aplicada por métodos mecánicos simplificados basados en el desempeño y que involucra especialmente en el espectro de la capacidad (Pérez et al., 2013). Según (Carrasco & García, 2020), los daños más comunes en las estructuras de concreto se pueden encontrar: • Fisuras, grietas y/o fracturas producto de efectos de cortante y flexión • Deterioro de materiales por agentes ambientales (Humedad, salitre, fuego, etc) • Pérdida de recubrimiento • Aplastamiento del concreto • Exposición y/o corrosión del acero de refuerzo • Carbonatación • Pandeo local del acero de refuerzo longitudinal • El daño inducido por el paso inadecuado de instalaciones • Flechas o deformaciones excesivas de trabes, losas y voladizos • Efectos de punzonamiento en losas planas y aligeradas • Efectos de cortante por columna corta CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 31 Daños en Edificios Desde el punto de vista de (Sánchez, 199), la intensidad macro sísmica indica el grado de daños para cada tipo de construcción en función de la intensidad del movimiento del suelo. La escala de intensidad MSK (que es utilizada en Europa), hace la siguiente clasificación de daños: • Daños Ligeros: Fisuras en los revestimientos, caída de pequeños trozos de revestimiento. • Daños Moderados: Fisuras en los muros, caída de grandes trozos de revestimiento, caída de tejas, caída de pretiles, grietas en las chimeneas, e incluso derrumbamientos parciales en las mismas. • Daños Graves: Grietas en muros, caída de chimeneas de fábrica o de otros elementos exteriores. • Destrucción: Brechas en los muros resistentes, derrumbamiento parcial, perdida del enlace entre distintas partes de la construcción, destrucción de tabiques y muros de cerramiento. • Colapso: Ruina completa de construcción. (Sánchez, 1994), argumenta que “los daños más fuertes provocados por los terremotos en las edificaciones dependen de los componentes estructurales y de los componentes no estructurales de la obra para un mismo lugar”. En todos los diseños estructurales de las edificaciones se debe considerar primordialmente los efectos del lugar ante cualquier amenaza, sea natural o antrópica, así como de las condiciones geológicas en donde se vaya a edificar, con la finalidad de reducir los daños provocados por los diversos tipos de peligros a los cuales se encuentren expuestos y de esta manera poder salvaguardar la vida de las personas que hacen uso de los mismos (Gaibor et al., 2022). 2.2.5. Sismo Como expresa (Jiménez et al., 2013), “los sismos equivalen el rompimiento repentino de las rocas en el interior de la Tierra. Esta liberación repentina de energía se propaga en forma de ondas que provocan el movimiento del terreno”. La teoría de la tectónica de placas ayuda a comprender el porqué del movimiento relativo entre ellos; también, como esas grandes deformaciones y fuerzas de fricción se originan en las fronteras de la corteza. Esto provoca que el material del que están constituidas las placas finalmente se fracture y provoque, en la mayoría de los casos, desplazamientos súbditos o perturbaciones, lo CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 32 cual constituye la antesala de lo que la superficie terrestre se conoce como un sismo (Castro & Campos, 2018). El movimiento relativo entre las placas tectónicas origina que grandes esfuerzos se concentran principalmente sus límites y se deforme el medio. Esto funciona como grandes resortes que van a acumulando energía potencial a lo que en sismología se llama “energía sísmica”. Se acumulará tanta como el límite elástico del medio lo permita, hasta que se rompa, se fracture o se disloque, es decir, se desplace súbitamente y origine un sismo. Este proceso elástico y dinámico fue estudiado en 1906 por el geofísico estadounidense Harry F, Reid, después del sismo de San Francisco. Sus observaciones en esta zona donde se encuentra la falla de San Andrés, le permitieron proponer formalmente la teoría del rebote elástico (Castro & Campos, 2018). Ilustración 5. a) Teoría del rebote elástico. b) Ondas de cuerpo: longitudinales (ondas P) y transversales (ondas S) Fuente: (Castro & Campos, 2018) Los temblores se originan por movimientos, ficción y deformación de las placas tectónicas. El primero provee energía, el último almacena y la fricción es un precursor importante en el proceso. Dado que el sismo es el efecto de una perturbación que ocurre ya sea en la superficie o en el interior de la Tierra, al lugar donde se origina la perturbación se le conoce como fuente sísmica foco o hipocentro (Castro & Campos, 2018). CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 33 Un sismo son ondas que se propagan por el medio terrestre y provocan dicha vibración. En los sólidos pueden transmitirse dos tipos de onda. El primero es conocido como onda compresional, porque consiste en la trasmisión de compresiones y tensiones; también se les conoce como longitudinales, debido a que las compresiones y tensiones se dan a lo largo de la trayectoria de la onda. El segundo tipo son las ondas de cizallamiento o transversales, precisamente porque las partículas del medio se mueven de manera perpendicular a la trayectoria. La “Ilustración 5”, muestra la propagación de estas ondas en un medio elástico. Las ondas compresionales viajan más rápido que las transversales, de tal forma que a cualquier sitio llegaran en este orden, por lo que se les denomina ondas P y S (ondas primarias y secundarias)(Castro & Campos, 2018). 2.2.5.1.Tipos de Sismo • Interplaca: Se generan en las zonas de contacto de las zonas tectónicas, tiene una alta magnitud, un foco poco profundo y liberan gran cantidad de energía. Alejados de los centros de población. • Intraplaca: Se originan de las placas tectónicas, en las fallas locales. Tienes magnitudes pequeñas o moderadas y son cercanos a los centros de población. • Volcánicos: Son consecuencia de la actividad propia de los volcanes, generalmente son de baja magnitud y se limitan al aparato volcánico. • Provocados por el ser humano: Originados por explosiones o por colapso de galerías en explosiones mineras. Para la medición de un sismo se utilizan dos tipos de escala: • Richter: La cual mide la energía liberada durante un sismo, mediante el uso de sismógrafos y la escala de la intensidad. • Mercalli: Mide la magnitud del sismo según los efectos ocasionados en la zona donde ocurrió el sismo (Jiménez et al., 2013). 2.2.5.2.Fallas Geológicas Desde el punto de vista de (Gätgens, 2013), una falla se define como una “factura o zonas de fracturas cercanamente espaciadas a lo largo de las cuales las rocas de un lado han sido sometidas a un desplazamiento respecto a las rocas del otro lado”. CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 34 Ecuador se encuentra dentro de un particular movimiento tectónico. Un sector del territorio forma parte de la microplaca denominada “Bloque Andino” la cual pertenece a la placa sudamericana. Esta microplaca, se encuentra en una interacción entre las placas de nazca, cocos y caribe. El movimiento en esta zona se ha medido en un intervalo aproximado de 50-60 mm/año, mientras que para la placa continental, el movimiento se encuentra entre 2 y 5 mm/año. Por otra parte, la región sur del ecuador, se encuentra en interacción entre la placa sudamericana y la placa de Nazca. Esta dinámica de placas ha producido que en el ecuador se presentan tres diferentes inclinaciones de la subducción de la placa de nazca en la placa continental (Martínez & Angulo, 2016). Este comportamiento dinámico de la región ha generado un sistema de fallas denominado sistema Mayor Dextral, mismo que presenta una mayor concentración de fallas y pliegues en la región de la sierra ecuatoriana. Este sistema de fallas en conjunto con la subducción presentada en la costa del país, representan las principales fuentes generadoras de sismos (Martínez & Angulo, 2016). 2.2.5.3.Sismos producidos por Volcanes Según la teoría de la tectónica de placas la corteza terrestre y el manto superior, están divididos en 6 o 7 placas mayores, rígidas y delgadas que se mueven una con respecto a la otra. El calor y las corrientes de convección que se producen en el interior de la tierra, hacen que dichas placas se encuentren en constantes movimientos diferenciales. Dichos movimientos se manifiestan a través de las dorsales y de las fosas o trincheras. La actividad de los cinturones sísmicos, es uno de los resultados de dichos movimientos diferenciales, así como la actividad volcánica presente en ciertas partes de dicho cinturón. La sismicidad, el movimiento diferencial entre las placas, la actividad volcánica y las grandes formas topográficas, están íntimamente relacionadas, especialmente en los dominios de subducción o fosa (Espinoza, 1992). 2.2.5.4.Efectos de los Sismos en las Estructuras Los efectos que generan los eventos sísmicos en las edificaciones, son variados y dependen de diversos factores entre los que se pueden mencionar: la edificación (material, estructura, antigüedad, etc), el sismo (origen, tipo, intensidad, etc) y el terreno sobre el cual esta cimentada la edificación. Es sabido que, dependiendo de la localización de la fuente sísmica y de las características del suelo, entre otros factores, las frecuencias con las que se trasmiten los diferentes CARRERA ADMINISTRACIÓN PARA DESASTRES Y GESTIÓN DEL RIESGO 35 trenes de ondas sísmicas pueden generar movimientos de la masa de suelo que cusan devastación a grupos específicos de estructuras (Carrasco & García, 2020). 2.2.5.5.Riesgo Sísmico Como expresa (Castro et al., 2019), el riesgo sísmico es la probabilidad de ocurrencia de un evento adverso natural, asociado a las pérdidas humanas y materiales, que se establece mediante la multiplicación de la amenaza por la vulnera