Raúl Jean Perrilliat septiembre de 2015

Secretaría de Comercio del D. F.

Secretaría de Comunicaciones y Transportes Foto: C. Arnold Building Systems Development

Foto: Cinna Lomnitz

Altura original de la SCT

Foto: Cinna Lomnitz

Colapso total del Hospital Juárez

Foto: E.V leyendecker, National Bureau of Standards

Edificio en San Antonio Abad, Ciudad de México

Foto: Aarón Sánchez, Unomásuno

Foto: Müchener RückversicherungsGesellschaft

Edificio de departamentos en la Zona Rosa del D.F.

Edificio derrumbado, calle San Juan de Letrán en el D. F.

Foto: Karl V. Steinbrugge, Earthquake Engineering Research Center

Escuela dañada, D. F.

Oficinas de Televisa en el centro de la Cd. de México (Televicentro)

Escuela dañada

Edificio Nuevo León Tlatelolco

Foto: Aarón Sánchez, Unomásuno

Edificio Nuevo León Tlatelolco

Edificio Revista Siempre en Av. Chapultepec.

Calle Liverpool, Col. Juárez

Av. Insurgentes

Sismo

1985

Sismo

1985

1957

Colapso del ala sur del edificio IPN

Foto: L.C Barajas Earthquake Engineering Research Center

Aulas de la Unidad Zacatenco IPN

1957

Edificio Rioma, Av. Insurgentes Sur

¿Qué hemos hecho?

¿Qué hemos aprendido?

Más bien:

¿Lo aprendido, lo hemos llevado a la práctica?

Sí yo tuviera que vivir en un edificio bien estructurado, pero analizando con métodos aproximados o en uno mal estructurado, pero bien analizado con métodos computarizados y exactos, viviría en el primero. Dr. Vitelmo Bertero

Lo que nace mal termina mal

M.I. Enrique del Valle Calderón; 1986

Avances REGLAMENTOS Y NORMAS Evolución y más avanzados

Reglamentos y normas

1942

1966

1987

2004

1977

2016

Reglamentos y normas 0.5

0.4

2004 0.3

1987

C

1976

0.2

1966 0.1

0 Zona I

Zona II

Zona IIIa

Zona IIIb

Zona IIIc

Zona IIId

Incremento del coeficiente sísmico entre el reglamentos

Avances MATERIALES Mejores concretos (f´c, Ec, etc.), aceros (A572 Gr50), piezas de mampostería (f*m y v*m)

Avances

ANÁLISIS Métodos de análisis mucho más precisos y completos: elásticos, no lineales, paso a paso, interacción suelo estructura, etc.

Análisis Primeros modos de vibrar del sistema estructural

Análisis Demandas máximas de desplazamiento vertical, Dirección Larga

Demandas máximas de rotación, Dirección Corta

Demandas máximas de desplazamiento lateral, Dirección Corta

Análisis

Modelo con columna ancha

Modelo con elementos finitos

• Muchas veces no se hacen verificaciones sencillas del modelo • Los sistemas complejos y sofisticados no resuelven los problemas de configuraciones • Muchas veces no se cumplen con las hipótesis del mismo sistema (diafragmas rígidos, etc.)

Análisis Análisis y diseño de estructuras de mampostería AMENTE SECCIONES INFINIT RIGIDAS.

VIGA DE ACOPLAMIENTO

C O L U M N A

C O L U M N A

A N C H A

A N C H A

C O L U M N A A N C H A

ARTICULACIONES CON LAS PROPIEDADES A CORTE DEL MURO Carga vertical Carga lateral

Carga vertical Carga lateral

a) Primer agrietamiento diagonal. Carga lateral

b) Degradación de rigidez. Carga vertical

Carga vertical Carga lateral

c) Degradación de rigidez y de resistencia.

d) Falla del muro.

C O L U M N A A N C H A

?

Análisis Interacción suelo estructura

Sin embargo, paulatinamente nos hemos olvidado de hacer verificaciones sencillas Espectro con interacción suelo estructura

Los edificios que sufrieron el mayor número relativo o colapsos o daños muy importantes fueron los de altura comprendida entre siete y quince pisos, lo que indica la presencia de fenómenos de resonancia, ocasionados por la coincidencia entre los períodos de vibración de las arcillas del valle y los de las estructuras de ese número de niveles desplantadas en ellas Dr. Luis Esteva Maraboto; 1986

Avances

SISTEMAS ESTRUCTURALES SISMO RESISTENTES Disipadores de energía, aisladores de base, contraventeos excéntricos, contraventeos restringidos a pandeo, marcos de sección compuesta, etc.

Sistemas estructurales sismo resistentes

Sistemas estructurales sismo resistentes

Sistemas estructurales sismo resistentes

Sistemas estructurales sismo resistentes 200

200

a)

Máx CJ039909 0.3X+Y Mín CJ039909 0.3X+Y 150 Máx CJ039909-1X+0.3Y Mín CJ039909-1X+0.3Y

Altura (m)

Altura (m)

150

100

50

50

0

0 0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

a)

100

b) 0.0

0.7

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

Desplazamiento (m)

Desplazamiento (m) 200

200

c)

d)

150

150

Máx UC449510 1X+0.3Y Mín UC449510 1X+0.3Y

100

Altura (m)

Altura (m)

b)

50

100

50 Máx UC449510 0.3X+1Y Mín UC449510 0.3X+1Y

0 0.0

0.2

0.4

0.6

Desplazamiento (m)

0.8

1.0

0 0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

Desplazamiento (m)

Demandas de desplazamiento lateral en altura

Sin embargo, paulatinamente se ha olvidando de hacer verificaciones sencillas

Efecto de cinturón rigidizante en respuesta lateral de sistema estructural

Avances

LABORATORIOS E INVESTIGACIÓN Mesa vibradora, túnel de viento

Laboratorios e investigación

Análisis por viento

Laboratorios e investigación Contribución del refuerzo horizontal a la resistencia de muros de mampostería confinada

Dr. Juan José Pérez Gavilán Escalante Ing. Ana Issa Cruz Olayo

Laboratorios e investigación Mesa vibradora en Kobe, Japón

Avances

SOLDADURA Mejores materiales, uso de materiales dúctiles, diseños para evitar fracturas por el proceso de soldar.

Soldadura Después del sismo de Northridge en 1994, mejoras para evitar fallas frágiles:  Requisitos de ductilidad del material (Charpy en V)  Agujeros de acceso  Precalentamiento del material  Barras de respaldo  etc.

Soldadura Después del sismo de Northridge en 1994, mejoras para evitar fallas frágiles:

Avances

DETALLADO Mejores especificaciones

Detallado Requisitos para estructuras de ductilidad alta

Detallado

Aspectos por mejorar EXPEDIENTES MEMORIAS Y PLANOS ACTUALIZADOS (AS BUILT) DEFICIENCIAS EN LAS CONFIGURACIONES

FALTA DE CUMPLIMIENTO DE REGLAMENTOS Y NORMAS FALTA DE CALIDAD Y ERRORES CONSTRUCTIVOS PROGRAMAS DE CÓMPUTO INVESTIGACIÓN REGLAMENTOS ESTATALES Y MUNICIPALES SEGURO DE RIESGOS PROFESIONALES REVISIÓN DE PROYECTOS

Aspectos por mejorar EXPEDIENTES Faltan expedientes de los inmuebles

Aspectos por mejorar MEMORIAS Y PLANOS ACTUALIZADOS (AS BUILT) Los planos deben corresponder a lo construido (planos de licencia)

Memorias y planos actualizados 





La información proporcionada: planos y memorias de cálculo, no necesariamente coincide con lo construido, y muchas veces es incompleta y confusa. La falta de esta información, y su almacenamiento, impide verificaciones, planes de rehabilitación, estudios pre y post sismo, etc. No existe una guía de lo que deben incluir los planos y memorias de cálculo; muchas veces sólo se dispone de grandes listados de programas de análisis y se olvida de destacar aspectos importantes.

Aspectos por mejorar

DEFICIENCIAS EN LAS CONFIGURACIONES Arquitectura contra estructura

Deficiencia en las configuraciones • ¿Se han introducido configuraciones geométricas adecuadas para lograr comportamientos sísmicos satisfactorios? • ¿Se han introducido cambios cualitativos en las soluciones estructurales? • ¿Las configuraciones regulares se anteponen a la estética? • ¿Sólo las estructuras irregulares son factibles arquitectónicamente?

Deficiencia en las configuraciones 2005 Elevación A

B

C

E

Planta F

G

H

I

0.83 0.50

0.30

¿Hay una interrelación adecuada entre el arquitecto y el ingeniero estructurista?

Deficiencia en las configuraciones “Con una configuración sísmica adecuada no se pierde nada, con una geometría irregular se puede perder todo”

Deficiencia en las configuraciones “Parece ser que los aspectos reglamentarios de funcionamiento (ventilación, iluminación, áreas permeables, separación a colindancias entre otros), relacionado con lograr la máxima densidad, tienden a generar estructuras irregulares”

BIBLIO CAD BIBLIO CAD

De esta manera seguramente llegaremos a diseños mejores que los actuales. Mas, si meramente cambiamos secciones y refuerzos sin modificar las configuraciones y soluciones estructurales, será poco lo que habremos ganado. A menos que un diseño diste notoriamente de la solución óptima, el incremento en utilidad por cambiar los coeficientes para acercarse más al óptimo es siempre una cantidad pequeña. Como no creo que los diseños sísmicos llevados a cabo con los criterios actuales estén en general escandalosamente alejados de los óptimos, cabe preguntarse con qué refinamiento valdrá la pena aplicar herramientas tan poderosas como las que se vislumbran para aumentar la utilidad. Más bien serán de esperarse beneficios sustanciales si introducimos cambios cualitativos en nuestras soluciones estructurales. Tales cambios producirán estructuras para las que no hay experiencia o no mucha, así que ellas sí habrán de evaluarse como he descrito.

Dr. Emilio Rosenblueth; Escritos Selectos

Deficiencia en las configuraciones Estructuración ¿Realmente el incremento en los coeficientes sísmicos sin un cambio sustantivo en las configuraciones geométricas y sin evitar fallas frágiles conducen a tener una ciudad menos vulnerable? 0.5

0.4

2004

0.3

1987

0.2

1976

C

1966

0.1

0 Zona I

Zona II

Zona IIIa

Zona IIIb

Zona IIIc

Zona IIId

Deficiencia en las configuraciones Espectros de sitio Inmueble A ubicado en Río Papaloapan y Río Rhin

Inmueble A

Inmueble B

Inmueble B ubicado en Reforma esquina Copenhague

Deficiencia en las configuraciones Espectros de sitio Inmueble B

Inmueble A

La aplicación de los requisitos contenidos en las normas y el reglamento de construcciones ocasiona un cambio radical en la forma, las dimensiones, el refuerzo y el detallado de las estructuras de concreto en los edificios. Debe tenerse bien claro que los cambios van mucho más allá del mero incremento en los coeficientes sísmicos. Se debe pugnar por la adopción de un sistema estructural sano que proporcione defensas claras ante los efectos sísmicos y cuya seguridad se pueda comprobar mediante métodos aproximados y sencillos

Roberto Meli; agosto 1989

Deficiencia en las configuraciones Estructuración ¿Al proyectar una estructura nos hemos preocupado por estas recomendaciones?

¿Son sencillas de implementar?; ¿Seguimos aplicando los métodos sencillos de verificación?

Deficiencia en las configuraciones ¿Nos hemos preocupado por estructurar adecuadamente las estructuras y por un detallado eficiente para evitar fallas frágiles? Recomendaciones obtenidas con base en la experiencia de temblores, para lograr un mejor comportamiento. • Sencillez, simetría y regularidad tanto en elevación como en planta • Poco peso • Plantas poco alargadas • Uniformidad en la distribución de resistencia, rigidez y ductilidad • Hiperestaticidad y líneas escalonadas de defensa estructural • Formación de articulaciones plásticas en trabes • Propiedades dinámicas congruentes a las dell terreno en el que se desplantará la estructura • Congruencia entre lo proyectado y lo construido ¿Nos hemos preocupado por seguir estas recomendaciones?

Deficiencia en las configuraciones Estructura prefabricadas

¿? ¿revisión de proyectos?

Deficiencia en las configuraciones Estructuraciones de sistemas de piso en zonas sísmicas

¿? ¿ estas estructuras están bien concebidas?

Deficiencia en las configuraciones El estudio de los daños que han ocurrido nos indica que entre más simple, simétrica y regular son las estructuras, mejor es su comportamiento sísmico. Es más fácil comprender el comportamiento sísmico, detallado y conexiones de configuraciones simples. Por lo tanto, la simetría y regularidad en planta, y altura son variables favorables. De otra forma, diferencias en la distribución de las masas y en las características estructurales crea efectos torsionales difíciles de evaluar.

Aspectos por mejorar

FALTA DE CUMPLIMIENTO DE REGLAMENTOS Y NORMAS Por ejemplo, separación a colindancias, cumplimiento de requisitos para Q igual a 3 o 4

Falta de cumplimiento de reglamentos y normas

Cuando se diseña una estructura asignándole Q=3 o Q=4 ¿se cumplen con todos los requisitos?

Aspectos por mejorar

FALTA DE CALIDAD Y ERRORES CONSTRUCTIVOS

Falta de calidad y errores constructivos

Falta de calidad y errores constructivos

Falta de calidad y errores constructivos

Falta de calidad y errores constructivos

¿v*m?

Falta de calidad y errores constructivos

Falta de calidad y errores constructivos

Falta de calidad y errores constructivos

¿Es importante para un buen comportamiento sísmico?

Falta de calidad y errores constructivos

Falta de calidad y errores constructivos

Falta de calidad y errores constructivos

Falta de calidad y errores constructivos

Aspectos por mejorar

PROGRAMAS DE CÓMPUTO Una herramienta de procesamiento de datos

Programas de cómputo 155 combinaciones de carga

Aspectos por mejorar

INVESTIGACIÓN Se requiere mayor investigación y participación del sector empresarial

Aspectos por mejorar

REGLAMENTOS ESTATALES Y MUNICIPALES En muchos estados y municipios, no hay Reglamentos de construcción ni Normas técnicas, por ejemplo el Estado de México

Reglamentos estatales y municipales ¿RCDF en el Estado de México?

Aspectos por mejorar

SEGURO DE RIESGOS PROFESIONALES

Aspectos por mejorar

REVISIÓN Y RESPONSABILIDAD DE PROYECTOS

Revisión y responsabilidad de proyectos Elementos que intervienen en la desarrollo del inmueble ¿Hay una buena interrelación entre los actores? Arquitecto Estructurista Especialista en Instalaciones Especialista en suelos Constructor DRO CSE

Revisión y responsabilidad de proyectos

DRO CSE

La responsabilidad legal del inmueble recae exclusivamente en el DRO y en el CSE. Y los demás: constructor, arquitecto, estructurista, supervisor, ingeniero geotecnista, etc.?

Revisión y responsabilidad de proyectos Después del sismo de 1985 se cambió la figura perito por la de DRO y los CSE

• En muchos casos su función no es la adecuada • La responsabilidad legal del inmueble recae exclusivamente en el DRO y en el CSE, son los únicos responsables

• Ni el DRO y CSE tienen capacidad de respuesta ante algún error, contingencia, accidente, etc. • No hay aranceles

• La ley no es clara en cuanto a responsabilidades FALTA DE UN SEGURO DE RESPONSABILIDAD Y DE DAÑOS

FALTA DE REVISIÓN DE PROYECTOS (sería un gran beneficio para toda la sociedad y para todos los involucrados)

Proyectos estructurales ¿La calidad de los proyectos estructurales es la adecuada? ¿El tiempo que se tiene para el desarrollo del proyecto es suficiente para lograr una buena calidad? ¿Se valora el trabajo del ingeniero estructural? ¿La remuneración corresponde a la responsabilidad? ¿Los proyectos estructurales contienen la experiencia vivida durante los sismos?

¿Aranceles?

Proyecto estructural

La relación beneficio / responsabilidad en nuestra actividad tiende a ser minimizada por la presión que ejercen aquellos que nos contratan. La limpieza de la obra cuesta más que el proyecto estructural M en I Javier Alonso 2005

Revisión y responsabilidad de proyectos

Inclinación de los dos inmuebles por superposición de los bulbos de presión al haber simultaneidad en la construcción. ¿Función del DRO y del CSE?

Revisión y responsabilidad de proyectos

Aspectos por mejorar FALLA FRÁGIL Conexiones con soldadura, pisos blandos, efecto de la columna corta, etc.

Falla frágil (conexión soldada) Durante los sismo de Northridge (enero 17, 1994) se constató la vulnerabilidad de las soldaduras al generar fallas frágiles. ¿porqué en muchos casos se siguen usando conexiones soldadas?

¿Lo aprendido en Northridge se ha llevado a la práctica?

Falla frágil (conexión soldada)

¿Por qué en la práctica se ha ido abandonando el uso de tornillos? ¿cuestión económica? ¿ se argumenta basado en los nuevos electrodos “dúctiles”? ¿y el desgarramiento laminar?

Falla frágil (conexiones de elementos prefabricados)

¿revisión de proyectos?

Falla frágil (columnas cortas) 2004

Durante el sismo del 85 hubo muchas fallas frágiles por la presencia de columnas cortas. En la actualidad existen muchas estructuras donde se puede observar la presencia de columnas cortas.

Falla frágil (columnas cortas) 1985

2014

2003

Falla frágil (entrepisos blandos) ¿Se ha dado solución adecuadas a los entrepisos blandos?

Falla frágil (entrepisos blandos) 1985

2003

¿Se reflexiona para dar una solución geométrica a los entrepisos blandos?

Falla frágil (entrepisos blandos)

Falla frágil (entrepisos blandos) Northridge (1994)

Turquía (1999)

Puebla (1992)

MX ¿20XX?

MX ¿20XX?

MX ¿20XX?

Falla frágil (entrepisos blandos)

El problema es complejo, pues aunque inicialmente no exista un entrepiso blando, éste puede formarse debido al daño sísmico en muros de mampostería en uno de los entrepisos (suele ser en planta baja)

Aspectos por mejorar FALLA FRÁGIL

CONTENIDOS

Contenidos

Contenidos

¿se diseñan los contenidos?

Contenidos

Por otra parte la evolución de las formas arquitectónicas modernas para las estructuras actuales “van con las riendas sueltas” y el ingeniero en estructuras, con una falsa y quijotesca actitud, acepta el reto de darle a la misma un diseño, dimensiones y características que garanticen un determinado grado de seguridad y estabilidad, esforzándose por hacer realidad estas nuevas formas arquitectónicas, dentro de los reglamentos actuales. En estas condiciones, si la estructura se comporta adecuadamente en eventos sísmicos, se da por aceptada nuestra función y seguimos viviendo tranquilos e ignorados por la sociedad. En cambio si algo sale mal y la construcción presenta problemas, se nos llama a escena para responder por los hechos, cuando en realidad se debería de convocar en estos casos a un buen número de personas que intervinieron en la estructura y su construcción.

Ing. Enrique Martínez Romero

¿Todas las enseñanzas obtenidas a partir de los sismos, realmente se han implementado para tener una ciudad menos vulnerable?

Reflexiones • • • • • • • •

Cumplimiento de los requisitos reglamentarios Revisión de proyectos Responsabilidad y seguro de daños Configuraciones geométricas adecuadas Revisión de las funciones de los DRO y de los CSE Expedientes completos de los inmuebles Aranceles: proyectos, DRO, CSE y supervisión Revisión de planes de estudio, principalmente en arquitectura • Certificación • Calidad constructiva