Evaluación de la vulnerabilidad sísmica en los edificios de la escuela profesional de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco, distrito Cusco, 2018

Abstract

La presente tesis tiene como objetivo determinar la vulnerabilidad sísmica de las edificaciones en la Escuela Profesional de Ingeniería Civil (EPIC) de la Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco (UNSAAC) aplicando un manual de evaluación rápida propuesto por el FEMA P-154 (Federal Emergency Management Agency) y la norma ASCE 41-13 (American Society of Civil Engineers). El FEMA nos brinda el manual P-154 (Rapid Visual Screening of Buildings for Potential Seismic Hazards) el cual se utiliza como una pre-evaluación rápida y así determinar qué edificaciones necesitan una evaluación más detallada. Este manual tiene un sistema de puntuación en base a las características, tanto de configuración arquitectónica como estructurales, de cada edificación teniendo la calificación 02 como corte, es así que, si una edificación tiene un puntaje menor que 02 significa que necesita una evaluación más detallada. Con la metodología FEMA se evaluaron el Edificio Antiguo de la EPIC que consta de un bloque, el Edificio Nuevo de la EPIC que consta de tres bloques, y los Laboratorios de Suelos e Hidráulica que consta de tres bloques (Ver Figura 1). Para el Edificio Antiguo de la EPIC se obtuvo un puntaje final de 0.3; el Bloque A, el Bloque B y el Bloque C de la Edificación Nueva obtuvieron puntajes finales de 0.4, 2.4 y 1.5 respectivamente; el Bloque A, el Bloque B y Bloque C de los laboratorios de Suelos e Hidráulica obtuvieron puntajes finales de 2.4, 2.1 y 2.4 respectivamente. De esta manera se determinó que solo la Edificación Antigua y los bloques A y C de la Edificación Nueva requieren una evaluación más detallada. La norma del ASCE 41 – 13 nos brinda un procedimiento de evaluación para edificaciones existentes y utiliza 3 niveles de evaluación en base a un objetivo de desempeño. El primero es de inspección, el cual nos familiariza con las características más generales de la edificación tanto en lo Estructural como en lo No Estructural; el segundo, que es opcional, está basado en las deficiencias encontradas en el nivel 1; y el tercero es una evaluación sistemática basada en el desempeño sísmico de la estructura mediante un análisis estático No Lineal o Pushover, para lo cual fue necesario realizar ensayos destructivos para verificar la resistencia a compresión del concreto, obteniendo resultados por debajo de la resistencia de diseño menores hasta en un 49%. En base al primer nivel de evaluación, en el Edificio Antiguo de la EPIC se utilizaron 50 criterios de evaluación y solo cumple con el 82.00% de ellos; en el Bloque A de la Edificación Nueva se utilizaron 38 criterios de evaluación y solo cumple con el 63.16% de ellos; y en el Bloque C de la Edificación Nueva se utilizaron 39 criterios de evaluación y solo cumple con el 74.36% de ellos. El ASCE 41 – 13 establece que para que una edificación cumpla con el objetivo de desempeño, debe cumplir con todos los criterios de evaluación, por tanto, ninguna de las edificaciones evaluadas bajo el nivel 1 cumplen con el objetivo de desempeño requerido. En base a los resultados del nivel 1, se optó por pasar directamente al nivel 3 de evaluación. En este nivel se hicieron un Análisis Estático y Dinámico Lineal para verificar las irregularidades, derivas, periodo fundamental, y para determinar el patrón de cargas de empuje (Pushover) a partir de la fuerza cortante dinámica para realizar el Análisis Estático No Lineal, con lo cual se determina la curva de capacidad de cada estructura y así verificar si cumple con el objetivo de desempeño para edificaciones esenciales que son: Ocupación Inmediata para un sismo con periodo de retorno de 225 años y Seguridad de Vida para un sismo con periodo de retorno de 975 años. En los bloques A y C del edificio nuevo se realizó el análisis para dos casos de resistencia de concreto: el primero con la resistencia de diseño f’c=210 kg/cm2 y el segundo en base a las resistencias obtenidas de los núcleos de concreto extraídos, mientras que para el edificio antiguo se realizó el análisis con su resistencia de diseño f’c=210 kg/cm2. Como resultado de estos análisis se determinó que el Bloque A de la edificación nueva en el primer caso tiene una Baja Vulnerabilidad Sísmica cumpliendo con los objetivos de desempeño en las dos direcciones y en el segundo caso tiene una Media Vulnerabilidad Sísmica cumpliendo los objetivos de desempeño solo en una dirección. El Bloque C de la edificación nueva en el primer y segundo caso cumple con los objetivos de desempeño en ambas direcciones por lo cual tiene una Baja Vulnerabilidad Sísmica. El Edificio Antiguo no cumple con el objetivo de desempeño de seguridad de vida para un peligro sísmico con periodo de retorno de 975 años en un sentido de análisis sin embargo tiene una Baja Vulnerabilidad Sísmica.