UNIVERSIDAD CESAR VALLEJOFACULTAD DE INGENIERIAESCUELA ACADEMICO
PROFESIONAL DE INGENIRIA CIVL
CURSO: INGENIERIA SSMICATEMA: ANALISIS DE DISEO Y GRADO DE
VULNERABILIDAD DE LA VIVIENDA UBICADA EN EL DISTRITO DE
COMASALUMNOS:ESCOBAR LICAPA, YUZHENESTRELLA HUIZA, LESLIEGUERRERO
MALLCA, LIZGREENWICH RODRIGUEZ, HENRYMORENO HUAMAN, ELMERFECHA:
JULIO DEL 2015
ANALISIS DE DISEO Y GRADO DE VULNERABILIDAD DE LA VIVIENDA
UBICADA EN EL DISTRITO DE COMAS
1.- ANTECEDENTES :
El Distrito de Comas se empez a poblar en el ao de 1954, cuando
aproximadamente alrededor de 60 familias tomaron posesin de las
llamadas Pampas de Comas y es a partir de esa iniciativa cuando en
el ao de 1958 un grupo nutrido de gente invadi las faldas de los
cerros, pudindose observar en esta zona miles de chozas de esteras
y en la parte superior de cada una de ellas la bandera nacional del
Per.
Los pobladores despus de permanentes gestiones presentaron un
memorial el 16 de abril de 1960 con 10,000 mil firmas solicitando
ante el Ejecutivo y el Parlamento Nacional la creacin del Distrito
de Comas. Fue recin el 2 de noviembre de 1961 cuando se le reconoci
como distrito. As pues la ley 13757 que crea el Distrito de Comas,
fue publicada en el diario oficial El Peruano el 12 de diciembre de
1961, fecha que es considerada como el Aniversario de Creacin del
Distrito.
El distrito de Comas cuenta con 14 zonales y 32 urbanizaciones,
y tiene una Densidad Poblacional de 9,989.3 Hab./ Km2. El 73.95 %
de la poblacin lo representan las personas de 15 y ms aos de
edad.
En general el clima de Comas es subtropical rido (caluroso,
hmedo y sin lluvias regulares, clido en verano y templado en
invierno). Es un clima de desierto martimo, es suave, es decir no
hay exceso de calor de da ni de fro de noche. humedad del suelo, la
vegetacin y las rocas; todos estos aspectos de una u otra forma
mantienen y/o eliminan el calor de la radiacin solar; que permite
mantener una temperatura anual media de 22.1 C; con una variacin ms
o menos de 6C.
En Comas, las nubes estratos solo producen garas debido a la
frialdad de las aguas del mar que determina estabilidad del aire y
debilidad de irradiacin solar. La precipitacin oscila entre 05 y
30mm, la mxima se da en el mes de julio hasta 50mm.2.- LOCALIZACIN
:El Distrito de Comas se encuentra ubicado en el Cono Norte de Lima
Metropolitana, en la regin natural de la costa, provincia y regin
de Lima, en el Per. La superficie total del Distrito de Comas es de
48.75 Km2 lo que representa el 5% del territorio del Cono Norte y
1.7% de Lima Metropolitana y la vivienda por analizar se encuentra
en la SECTOR 07 de comas jr. Jos Olaya, lote 58 Urb. RAZURI.
3.- OBJETIVO DE ESTUDIO:
1. Elaborar el anlisis y evolucin del peligro ssmico de la
ubicacin de la vivienda.2. Analizar la vulnerabilidad fsica frente
a amenaza ssmica de la edificacin incluyendo las esenciales en el
distrito de Comas. Entre las edificaciones esenciales se consideran
hospitales, escuelas, comisaras, iglesias, bomberos, local
municipal principal, puentes.3. Realizar el diseo de la propuesta
tcnica de reforzamiento estructural para la edificacin de vivienda
segn su tipologa, considerando las particularidades que puedan
existir.
4.- AREA DE INFLUENCIA:
Ubicado en la parte central del distrito, delimitado por el Jr.
Jos Olaya al Noreste, Tpac Amaru y Carabayllo por el Sureste,
Guillermo de la Fuente por el Suroeste y Universitaria por el
Noroeste. Este sector es principalmente residencial. En promedio,
son de 2 niveles. Se ha podido observar casas de albailera donde se
han empleado ladrillo pandereta para los muros estructurales. El
sistema estructural que prima es la mampostera confinada con
diafragmas rgidos. 4.1. A NIVEL DE DISTRITO: se encuentra ubicado
en el Cono Norte de Lima Metropolitana, tiene como lmites: Por el
Norte con el distrito de Carabayllo. Por el Noroeste con el
distrito de Puente Piedra. Por el Sudeste con el distrito de Los
Olivos. Por el Sur con el distrito de Independencia. Por el Este
con el distrito de San Juan de Lurigancho.
4.2. A NIVEL DE ZONA DE COMAS:
Por el Norte con el sector 09 y 06.Por el Sur con el sector 12 y
13.Por el Oeste con el sector 24 y 25.Por el Este con el sector
10.
5.- EVALUACION DEL PELIGRO SISMICO DEL AREA DE ESTUDIO:A
continuacin se desarrolla la sismicidad del rea de estudio y la
evaluacin de su peligro ssmico.
5.1. SISMICIDAD DEL DISTRITO DE COMAS:El distrito de Comas, est
expuesto a un alto nivel de peligro ssmico, producto de la alta
actividad ssmica que genera la subduccin de la Placa de Nazca
debajo de la Placa Sudamericana, cuyos bordes convergen a pocos
kilmetros del litoral peruanochileno. Dentro de los sismos
histricos ocurridos en la Zona Central del Per y que de alguna
forma han afectado a la ciudad de Lima, tenemos los siguientes:
1. Sismo del 24 de Mayo de 1940 a las 11:35 horas: Intensidad de
VIII (MMI) en Lima, VI (MMI) en el Callejn de Huaylas, V (MMI) en
Trujillo. 2. El sismo del 17 de Octubre de 1966, con intensidad VII
MMI en Lima. 3. El sismo del 03 de Octubre de 1974, con intensidad
de VIII MMI en Lima y VII MMI en Caete. 4. El sismo del 18 de Abril
de 1993, con intensidad de VI MMI en Lima y V MMI en Caete y
Chimbote. 5. El 15 de Agosto del 2007 ocurri un sismo con origen en
la zona de convergencia de las placas, el cual fue denominado como
el sismo de Pisco debido a que su epicentro fue ubicado a 60 km al
Oeste de la ciudad de Pisco. Este sismo tuvo una magnitud de
momento ssmico Mw=7.9 de acuerdo al Instituto Geofsico del Per y de
8.0 segn el Nacional Earthquake Center (NEIC). 5.2. EVALUACIN DE
EDIFICACIONES ESENCIALES EN EL SECTOR 07Para la evaluacin de las
edificaciones esenciales se consider la edificacin tpica que
formaba parte del complejo sea Colegio, Hospital, posta mdica,
comisara, etc. de manera que fue tratada como una edificacin sobre
la cual deseamos conocer aproximadamente su respuesta ssmica. Bajo
esta premisa, se encontr su demanda para las condiciones del
estudio, de acuerdo a la demanda dada en l estudi de
microzonificacin geotcnica ssmica del distrito.
En el sector 07 se encuestaron algunas edificaciones esenciales
que pasamos a describir a continuacin:5.2.1. CENTROS EDUCATIVOS:
I.E.P.M. 3060 Cnel. Alfonso Ugarte Vernal, ubicado en el lado Este
del sector en la interseccin de la Cal. Len Pinelo y el Jr. Jos
Olaya. Es una edificacin de 2 pisos aporticada de concreto armado
con vanos rigidizados con muros de albailera. No se observan
fisuras y se encuentra en buen estado de conservacin.
I.E.P. King of the Kings, situado en el Noroeste, en la Av. Jos
de la Torre Ugarte. Consiste en una edificacin de 2 niveles de
mampostera confinada con techo de losa aligerada. Los muros del
piso superior son de ladrillos pandereta.
5.2.2 SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA: Tanque elevado, ubicado
a cerca del jr. Las Americas.
6.- CARACTERISTICAS GEOMORFOLOGICAS Y GEOLOGICAS DEL AREA DE
ESTUDIO.
Las caractersticas geomorfolgicas del rea de estudio, se ha
obtenido de la informacin contenida de una serie de estudios que
han involucrado el distrito de Comas.
6.1. GEOMORFOLOGA DE DEL AREA DE ESTUDIO:El distrito presenta
una geomorfologa conformada por cerros y colinas, valles y
quebradas, y el cono deyectivo del ro Chilln, (SEDAPAL, 2009;
HIDROENERGIA 2010,), los cuales se detallan a continuacin.
Cerros y Colinas.- A esta unidad geomrfica pertenecen los cerros
que se caracterizan por su topografa casi abrupta, con pendientes
de 35 a 50 de poca elevacin, y separan a las unidades de las
estribaciones cordilleranas y la unidad de planicies costaneras. Su
morfologa es ondulada y agreste.
Valles y Quebradas.- Bajo esta denominacin se consideran los
ramos inferiores del Rio Chilln. Tambin se involucra a las
quebradas tributarias, que generalmente permanecen secas, donde la
escasa precipitacin pluvial no favorece la erosin de los suelos y
rocas; ms bien sus cauces o depresiones favorecen la acumulacin de
detritus o material coluvial (escombros de talud) (HIDROENERGIA,
2010). Cono de Deyeccin.- Constituye una llanura aluvial cubierta
por material de acarreo transportado por el rio Chilln; muestra una
topografa moderada con zonas planas y localmente con algunas
lomadas. Tiene la forma de un abanico, sobre esta llanura aluvial
el ro ha sufrido divagaciones y cambios de curso peridicos en
diferentes pocas ecolgicas, hasta alcanzar su posicin actual,
constituyendo en su conjunto, el colchn aluvinico o terreno de
fundacin de las areas bajas de Comas (HIDROENERGIA, 2010).6.2.
GEOLOGIA DEL AREA DE ESTUDIO: Detallaremos algunos aspectos:
ASPECTOS GEOLGICOS Y LITOLGICOS.- La secuencia estratigrfica de la
regin abarca las formaciones o unidades que se ubican unas fuera
del rea de estudio y otras en el marco del rea de estudio. La
geologa regional comprende rocas y suelos con edades que van desde
el Cretceo Superior, Terciario y Cuaternario, hasta la ms reciente,
en el siguiente orden:
1. Formacin Pamplona (Ki-pa).- Es una serie arcillo calcrea, por
su carcter muy arcilloso, constituye una unidad estratigrfica
continua con las calizas de la formacin Atocongo. Se le puede
observar en el flanco oriental del Anticlinal de Lima en los cerros
de la margen izquierda del rio Chilln (Comas Collique).2. Formacin
Atocongo (Ki-at).- Esta formacin debe su nombre a las calizas de la
localidad de Atocongo, sus facies son la continuacin de la formacin
Pamplona, pasando por una facies acrcillo-calcarea a una facies
calcrea. A esta formacin se le encuentra formando el flanco
oriental del Anticlinal de Lima, aflora al Norte de Carabayllo,
hacia las partes altas de Comas siguiendo una franja paralela a la
formacin Pamplona.3. Formacin Morro Solar (Ki-ms).- Esta formacin
descansa en contacto normal sobre la formacin herradura y subyace a
la formacin Pamplona; sus afloramientos se extienden desde el Morro
Solar de chorrillos donde tiene su localidad tpica hasta el norte
de Lima (espalda de la Universidad Nacional de Ingeniera)
prolongndose hasta el valle del Chilln, su litologa pertenecer a un
cambio gradual de facies arcillosas a facies areniscosas, siguiendo
luego en intercalaciones de areniscas en bancos delgados con
niveles lutceos, pasando de un color oscuro a rojizo, areniscas
abirragadas, areniscas cuarzosas, que luego pasan a cuarcitas
interestratificadas con niveles limolticos gris verdosos.4.
Volcnico Quilman (Kms-q).- Es una serie integrante volcnica que
descansa sobre el volcnico Huarangal en aparente discordancia
deposicional. Litolgicamente est constituido por derrames
andesticos masivos poco estratificados de textura porfirtica,
destacando los fenos de plagioclasas en una pasta fina o micro
cristalina de coloracin gris a gris verdosa y en menos proporcin
las doleritas y diabasas. La edad de este grupo es el cretceo
superior.
ROCAS INTRUSIVAS: Detallaremos algunas:1. Gabro - dioritas
pertenecientes a la Superunidad Patap (Ks gbdi pt).- Esta unidad
est compuesta por cuerpos de gabros y dioritas, las ms antiguas del
batolito, emplazados al lado occidental del mismo, con edad
perteneciente al Cretceo Superior, de color oscuro, debido a los
magnesianos que contiene, la textura de la roca vara de grano medio
a grueso, de alto peso especfico, conteniendo biotitas.
Generalmente se encuentran disturbadas, con signos de
inestabilidad.2. Depsito Aluvial Pleistocnico (Qp-al).- Constituido
por acumulaciones aluviales desrticas del Cuaternario antiguo,
principalmente por la activacin de la quebrada La Molina. La
litologa de estos depsitos aluviales pleistocnicos, est conformada
por bloques de roca de naturaleza intrusiva y volcnica y gravas con
formas que van de subangulosas a angulosas, arenas de diversa
granulometra y una matriz limosa o limo arcillosa.
Aspectos de Geologa Estructural En el rea de estudio y
alrededores, producto de la fase compresiva del Terciario Inferior,
se ha desarrollado un sistema de fallamiento con direccin NO SE
paralelo a la Cadena Andina, que ha favorecido el rpido desarrollo
de la erosin lineal, as como un sistema de fracturas que obedecen a
procesos tectnicos de compresin Post batolito. Los grandes
esfuerzos tangenciales han causado el fracturamiento intenso de los
cuerpos rocosos gneos, con fracturas ligeramente meteorizadas a
limpias, que presentan aberturas que van desde milmetros a
centmetros, lo que ocasiona que en superficie stas se encuentren
disturbadas, propensos a la inestabilidad.
7.- DIAGNOSTICO DEL RIESGO SSMICO EN EL AREA DE ESTUDIO:Se
define el riesgo ssmico como la prdida material o humana, debido a
la accin de un evento ssmico severo tomando en cuenta la magnitud
de este y la vulnerabilidad de la edificacin. Para este propsito es
necesario conocer el peligro ssmico del rea de estudio y asimismo
la vulnerabilidad de las edificaciones en el rea.El peligro ssmico,
para este anlisis se basa en las aceleraciones mximas por el tipo
de suelo que han sido calculadas a partir de una microzonificacin
geotcnica ssmica de la zona, luego de haber caracterizado el
comportamiento dinmico de los suelos en funcin de su sismicidad.Por
otro lado se puede identificar el tipo de sistema estructural y
diagnosticar la respuesta ssmica de ste, producto de la aceleracin
mxima inducida por el sismo evaluada en el estudio de
vulnerabilidad de las edificaciones. De esta manera puede estimarse
el nivel de dao, ya que la respuesta ssmica de una edificacin es
dependiente de la caracterizacin dinmica del suelo.Existen mtodos
de simulacin del riesgo basados en la superposicin de la estadstica
del dao sobre edificaciones durante los sismos, a travs del
levantamiento de informacin post evento, que al sobreponerse con
las aceleraciones mximas producidas, generan curvas de aceleracin
versus nivel de dao esperado para un determinado sismo. Estas
curvas reciben el nombre de Curvas de Fragilidad.8.- PROPUESTA
TCNICA DE REFORZAMIENTO DE EDIFICACIONES DE VIVIENDA POR
TIPOLOGA:El objetivo de esta seccin del estudio es identificar el
tipo de estructura que debe ser reforzada en base a los resultados
del estudio de vulnerabilidad y riesgo ssmico del distrito de Comas
en el rea de estudio.Considerando los resultados del estudio de
vulnerabilidad ssmica de estudios anteriores, se encontr que el
90.5% de las edificaciones del distrito de Comas son de mampostera
(albailera) de ladrillo, seguido por un 7.6 % de edificaciones de
concreto y un 1.1% de edificaciones de adobe. La representatividad
de la muestra nos orienta a mostrar aquellas tcnicas apropiadas
para el reforzamiento de viviendas de mampostera y asimismo de
edificaciones de concreto.Se presentan tcnicas para el
reforzamiento de muros, columnas y cimentaciones, tpicas de un
reforzamiento en viviendas de albailera. Siguiendo estas
recomendaciones y con la asesora de un ingeniero estructural se
lograr disminuir el dao en estas edificaciones.1. PROPUESTAS
REPRESENTATIVAS PARA EL REFORZAMIENTO DE MUROS DE ALBAILERA
EXISTENTES CON DEFICIENCIA DE CONFINAMIENTO.- Es de conocimiento
general que una edificacin de albailera (mampostera) de ladrillo
sin el debido confinamiento representa un peligro para sus
ocupantes, ya que al no tener confinamientos no existen los
elementos de borde que puedan desarrollar en conjunto con los
ladrillos la toma de las fuerzas de traccin, para las cuales la
mampostera es muy dbil. Caso especial son los muros esquineros, que
generalmente se abrirn en las esquinas ante la demanda ssmica,
originando el volteo fuera del plano de sus muros concurrentes. Por
esta razn, en ausencia de confinamientos es imprescindible dotar de
columnas en los extremos a estos muros. Para este propsito es
necesario en primera instancia insertar una zapata dentro del
cimiento corrido, de manera que las columnas de confinamiento
puedan unirse al muro. Para esto ser necesario demoler el muro en
su esquina dejando un endentado, con la finalidad de colocar la
canastilla de refuerzo y posteriormente vaciar al elemento
estructural.2. REFORZAMIENTO DE MUROS DE ALBAILERIA EXISTENTES CON
DEFICIENCIA DE TAMAO O SECCION.- De acuerdo a la norma de diseo de
albailera NTE-070-RNE, la densidad de muros de una edificacin, se
define como la relacin entre el rea de muros estructurales de
elementos rea del rea techada del nivel en estudio. Esta relacin se
encuentra entre el 4% al 5% del rea techada en estudio, dependiendo
de la zona ssmica, la aceleracin esperada y el tipo de suelo.
Cuando este criterio no se cumple, existir deficiencia en el tamao
o seccin del muro. En este caso, ya que el muro existe, lo
comnmente adoptado para el refuerzo de este tipo de muro es el
envolver al muro con una malla de fierro de de dimetro espaciados
cada 10 cm. en ambas direcciones. Este refuerzo puede hacerse con
acero dctil o con mallas electrosoldada.
3. REFORZAMIENTO DE COLUMNAS DE CONCRETO.- Cuando existen
deficiencias en las secciones de concreto es necesario realizar el
incremento de la seccin considerando la extraccin del recubrimiento
y el uso de resinas epoxicas para pegar el concreto existente con
el concreto nuevo, formando un suplemento de la columna con
deficiencia estructural. En la Figura se muestran dos casos de
columna existente donde se requiere incrementar la seccin. En el
primer caso el incremento de la seccin se realiza sobre una
direccin mientras que en el segundo, considerando que es una
columna esquinera, se incrementa la seccin en ambas direcciones.
Para esto es necesario retirar el recubrimiento de la columna
existente para aplicar una resina epxica, luego se coloca el acero
de refuerzo que debe anclarse al refuerzo de la cimentacin el cual
describiremos en el siguiente tem. Colocado el refuerzo, se coloca
el encofrado y se coloca el nuevo concreto.
4. REFORZAMIENTO DE ZAPATA EXISTENTE DE LA COLUMNA.- Cuando se
refuerza un muro o una columna, es necesario incrementar la seccin
de su cimentacin ya que la inclusin del elemento generar momentos
mayores sobre la base del elemento estructural. As la cimentacin
existente no ser lo suficiente eficiente para tomar las nuevas
cargas, por esta razn la seccin de cimiento debe incrementarse. La
Figura muestra un detalle tpico para el reforzamiento de una
columna. Aqu como se observa, parte del cimiento existente debe ser
demolido, con la finalidad de dar paso al incremento de la seccin
de la cimentacin. Al igual que en el caso de la columna ser
necesario el uso de resinas epoxicas para pegar el concreto
existente con el nuevo concreto, al igual que la fijacin de la
nueva armadura del elemento a reforzar.
5. INCLUSIN DE MUROS DE CONCRETO A PARTIR DE COLUMNAS
EXISTENTES.- En este caso es necesario considerar un buen amarre
entre el elemento placa y la columna existente. Por este motivo
deben usarse barras de transferencia a travs de cajuelas que deben
calarse sobre la columna existente, y asimismo realizar un
incremento del tamao de la cimentacin de los elementos. La Figura
presenta un detalle donde se puede observar las cajuelas para
colocar el puente de adherencia con barra de transferencia que
sirva de anclaje entre la nueva armadura y la columna existente.
Asimismo aqu se debe de intervenir al cimiento de manera que pueda
incluirse la cimentacin de la nueva placa. La Figura muestra un
detalle en planta del cimiento incluido para la placa, de manera
que el cimiento existente y el cimiento nuevo puedan
integrarse.
9.- CONCLUSIONES: Se han determinado zonas con diferentes
caractersticas que reflejaran el comportamiento dinmico en estas
zonas ante la ocurrencia de un sismo severo que afectara al rea de
estudio. Considerando los resultados del estudio de vulnerabilidad
ssmica (estudios anteriores), se encontr que el 90.5% de las
edificaciones del distrito de Comas son de mampostera (albailera)
de ladrillo, seguido por un 7.6% de edificaciones de concreto. La
representatividad de la muestra nos orienta a mostrar aquellas
tcnicas apropiadas para el reforzamiento de viviendas de mampostera
y asimismo de edificaciones de concreto. Se presentan tcnicas para
el reforzamiento de muros, columnas y cimentaciones, tpicas de un
reforzamiento en viviendas de albailera. Siguiendo estas
recomendaciones y con la asesora de un ingeniero estructural se
lograra disminuir el riesgo en las edificaciones del rea de estudio
y en general.