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.