MARCO TEORICO Conceptos Generales:

Para poder comprender el trabajo de grado desarrollado en el rea de vulnerabilidad ssmica presente en este documento, se debe realizar una breve descripcin de algunos trminos utilizados en la teora desarrollada para este tipo de situaciones, donde se quiere evaluar una edificacin antigua y determinar en qu aspectos cumple con la normativa actual y cules deben ser reforzadas para evitar un colapso futuro de la estructura. Grado de Perdida: El grado de prdida se puede definir como las consecuencias

negativas que pueden generarse a partir de un desastre natural, este se puede representar a travs de prdidas materiales o aun peor, prdida de vidas humanas, igualmente este grado de perdida se puede representar en una estructura con una eventual disminucin del grado de rigidez de la estructura o con una deformacin excesiva de sus elementos estructurales y no estructurales. Desastre: Se asocia a la interaccin que existe entre el fenmeno natural que influye en una zona habitada y el impacto que esta tiene sobre la sociedad. Este generalmente se propicia cuando los efectos del fenmeno superen la capacidad material, social, poltica, econmica e institucional de la poblacin para afrontar la situacin. Elementos en riesgo: Son todos aquellos objetos, actividades econmicas, personas, animales, Construcciones, Servicios, acueductos, vas, etc. Que se encuentran expuestos a algn evento o fenmeno natural que pueda generar alguna afectacin en los mismos. Amenaza Ssmica: Este trmino generalmente es utilizado para describir el grado

de peligro que presentan algunas poblaciones de sufrir efectos adversos a algn fenmeno o evento telrico de origen natural o artificial. La amenaza ssmica vara dependiendo de su ubicacin, condiciones del suelo, condiciones de la poblacin y otros factores externos que pueden incidir en el efecto que genera el sismo y la magnitud del mismo, para lograr medianamente predecir estos efectos locales la norma sismoresitente colombiana del 2010 (NSR-10) ha optado por introducir los espectros de diseo segn los coeficientes de aceleracin y velocidades pico que se puedan obtener en las zonas de estudio. Peligrosidad natural: Se considera como la probabilidad de ocurrencia de un

evento potencialmente daino en un determinado tiempo para una poblacin o un rea en riesgo de sufrir los efectos de un evento como el descrito. Efectos locales: Es la variacin de una seal ssmica entre dos puntos cercanos

debido a la geologa presente en la zona estudiada, principalmente caracterizada por su comportamiento geo mecnico y por sus propiedades dinmicas; un ejemplo

estas propiedades son la velocidad de onda P y S, Angulo de friccin interna, densidad, cohesin, Modulo de Corte, coeficiente de amortiguamiento entre otros. Vulnerabilidad: Es el grado de deterioro que puede sufrir un elemento estructural o no estructural ante un evento telrico, esta vulnerabilidad se puede evaluar de 0 (Si dao) a 1 (Colapso Total) o cualquier escala que proporcional. Vulnerabilidad Estructural: Es el grado de afectacin que pueden sufrir los elementos estructurales (Vigas, Columnas, Cimentacin, etc.) de una edificacin relacionndose con la capacidad que tiene la estructura de disipar la energa que produce el sismo dentro de ella. Vulnerabilidad no estructural: Es el grado de afectacin que sufren aquellos

elementos arquitectnicos presentes en una estructura, se pueden llegar a considerar casi tan importantes como los elementos estructurales, debido a que la cada de estos materiales pueden llegar a afectar una gran cantidad de vidas humanas. Algunos de los conceptos para el caso del fenmeno ssmico se desarrollarn en los siguientes apartados debido a que se requiere un conocimiento de conceptos ms especficos.1 PELIGROSIDAD SISMICA Aspectos Generales.

El estudio de las ondas ssmicas, sismologa, data de intentos realizados por los chinos, hace casi 2000 aos, para determinar la direccin desde que se originaban dichas ondas. Cuando se produce una fractura de la roca en una zona de falla geolgica, la energa liberada es radiada en todas direcciones. La fuente de movimiento o zona de liberacin de energa no es generalmente, un punto sino una lnea o un rea comnmente alargada en la direccin de la falla. Los sismos que generalmente producen un mayor dao son los superficiales, es decir lo producidos por los grupos de ondas que viajan sobre la parte externa de la tierra y se conoce como ondas superficiales. Otras ondas viajan a travs del interior de la tierra y se denominan ondas de cuerpo. Las ondas de cuerpo se dividen a su vez en dos tipos, ondas primarias o P y ondas secundarias o S. Las ondas P son ondas que empujan (comprimen) y tiran (expanden) de las rocas en la direccin de la propagacin de la onda, mientras que las ondas S sacuden las partculas en ngulos rectos con respecto a la direccin en la que viajan. Tambin existen las ondas Rayleigh que se forman en la superficie por interaccin entre las ondas P y ___________ 1AGUIAR, Roberto, CANAS, Jos. Vulnerabilidad Ssmica de Edificios. Monografas de Ingeniera Ssmica, Monografa CIMNE IS-6, Editor A. H. Barbat, Espaa 1994, Pg. 3-4

las ondas S verticales; de igual forma existen tambin las denominadas ondas Love que son el resultado de la interaccin de las ondas S horizontales con las capas superficiales de terreno, estas ondas no tienen componente vertical. Figura 1: Trminos comunes de los factores que afectan la intensidad de un sismo

Fuente: Applied Technology Council (ATC). El lugar del interior de la tierra donde se originan los sismos se llama foco. El rea de superficie inmediatamente encima del rea de liberacin de energa se le llama epicentro, como se puede apreciar en la Figura 1. La gran mayora de los grandes deslizamientos y agrietamientos del suelo de gran magnitud corresponden al rea epicentral y va disminuyendo a medida que el punto se aleja de dicha rea y la intensidad del sismo disminuye, observando de esta forma que se necesitan definir dos parmetros muy importantes para designar el tamao y la fuerza del sismo, como son la magnitud y la intensidad. En la actualidad, los terremotos se clasifican de acuerdo con su magnitud. La magnitud puede definirse como una medida cuantitativa e instrumental del tamao del evento, relacionada con la energa ssmica liberada durante el proceso de la ruptura en la falla. La magnitud es una constante nica que se asigna a un sismo dado y es independiente del sitio de observacin. En la actualidad, se utiliza en todo el mundo para medir la magnitud la muy conocida escala de Richter; la cual expresa la magnitud como el logaritmo en base 10 de la mxima amplitud de la onda ssmica, expresada en milsimas de milmetros(micrones), registrada en un sismmetro estndar a una distancia de 100 km. del epicentro del evento.

Definiendo Intensidad, tenemos que es un concepto que se aplica a la identificacin del grado de destruccin o efectos locales de un terremoto. La intensidad, es una medida relativa de la fuerza ssmica en un punto determinado, depende de la magnitud del sismo, la profundidad de la zona de liberacin de energa, de las caractersticas fsicas locales del sitio y la distancia del sitio al rea epicentral. Hasta hace un siglo, el tamao y la intensidad de un terremoto se describan de manera subjetiva, lo que haca difcil una clasificacin precisa de la intensidad de los mismos. Luego en 1902, Giuseppe Mercalli desarroll una escala de intensidad bastante fiable basada en los daos producidos en los diferentes tipos de estructuras. La escala de intensidad de Mercalli evala el dao producido por un terremoto en una localizacin especfica2. Teniendo definidos los parmetros de magnitud e intensidad los cuales son los ms importantes en cuanto al anlisis de un terremoto, vale la pena mencionar que existen otros parmetros que se utilizan con frecuencia en el anlisis ssmico, tales como Velocidad pico, deslizamiento pico, periodo predominante de vibracin, longitud de onda y espectro de respuesta3. Para el anlisis de la susceptibilidad ssmica se deben tener en cuenta factores tan importantes tales como: subsidencia ssmica, fragilidad, licuabilidad (criterio geolgico, criterio composicional y criterio de estado), dilatancia, ampliacin por efecto topogrfico y comportamiento de rellenos en caso de sismo. Estos factores son muy importantes, pero no se entra en detalles porque no es el caso de este estudio. En Japn, Estados Unidos, China y Rusia (pases con elevado riesgo de terremotos) se realiza mucha investigacin para predecir terremotos. Todava no se ha ideado un mtodo fiable de prediccin a corto plazo. Los pronsticos a largo plazo se basan en la premisa de que los terremotos son repetitivos o cclicos. Los sismlogos estudian la historia de los terremotos para obtener patrones, de modo que puedan predecirse su aparicin. Los pronsticos a largo plazo son importantes porque proporcionan informacin til para desarrollar Cdigos de Construccin y ayudan a planificar el uso del terreno4. ______ 2TARBUCK, Edward J. Y OTRO. Ciencias de la Tierra. Una introduccin a la geologa fsica. Editorial PRENTICE HALL, Madrid, 1999. 3 SUAREZ, Jaime. Deslizamientos y Estabilidad de Taludes en Zonas Tropicales. Ediciones UIS, Bucaramanga, 1998 4 TARBUCK, Edward J. Y OTRO. Ciencias de la Tierra. Una introduccin a la geologa fsica. Editorial PRENTICE HALL, Madrid, 1999.

Evaluacin de la Peligrosidad Ssmica En el caso de anlisis de la amenaza ssmica podemos asegurar que sta incluye la prediccin cuantitativa de la intensidad del sismo en un sitio en particular. Las amenazas pueden analizarse determinstica mente o probabilsticamente. Sin embargo, estos modelos involucran una gran cantidad de incertidumbres lo que lleva inevitablemente a ser calculados a partir de la extrapolacin de datos, a la adaptacin de estudios de otras regiones para que estos modelos sean completamente funcionales y en muchos casos a la simplificacin de los mismos5. El primer paso en el anlisis es la identificacin y evaluacin de las fuentes de sismos y para ello se utilizan las evidencias geolgicas, la actividad de las fallas, las evidencias tectnicas y la sismicidad histrica e instrumental6. Para este tipo de anlisis se debe efectuar primero un anlisis a nivel regional (macrozonificacin) para poder interpretar que tipo de condiciones del sub suelo y suelo afectan la regin en general, y luego se debe realizar un anlisis de tipo local (microzonificacin) para determinar cmo las condiciones alrededor de un sector en especfico pueden afectar la edificacin durante un sismo. Bsicamente lo que persiguen los estudios ssmicos es estimar el movimiento del terreno en un lugar determinado a partir de los terremotos situados en las distintas zonas generadoras de sismos. Para estos estudios, el movimiento del terreno generalmente se expresa por un parmetro fsico tal como la aceleracin, velocidad o desplazamiento mximo del suelo o bien por uno de los grados de intensidad en cualquiera de las escalas macrossmicas7. La evaluacin de la peligrosidad ssmica, como se mencion anteriormente, puede llevarse a cabo mediante dos tipos de mtodos de clculo. Los mtodos deterministas parten de los sismos registrados y evalan los efectos de esos sismos sobre la localidad que se estudie. Los mtodos probabilistas no utilizan directamente los sismos registrados, sino que esos datos sirven para establecer ciertas leyes de probabilidad de ocurrencia, para finalmente calcular las influencias de cada regin sobre la localidad en estudio8. A modo general los mtodos determinsticos basan su rplica en un sismo de alta intensidad, el ms alto registrado en la zona, pensando en que se va a repetir este sismo en la regin y que se debe disear para esta clase de sismos, que llevaran a ______ 5 SOMMERVILLE, P. (2000). Seismic Hazard Evaluation. State of the art. Proceedings of the 12th World Conference on Earthquake Engineering, Auckland, New Zealand, Paper No. 2833. 6 SUAREZ, Jaime. Deslizamientos y Estabilidad de Taludes en Zonas Tropicales. Ediciones UIS, Bucaramanga, 1998 7 CANAS, J. A., BANDA, E., Sismicidad y peligrosidad ssmica, Apuntes docentes, Universidad Politcnica de Catalua, Barcelona, 1989 8 CANAS, Jos A., EGOZCUE, J. J., BANDA, E. Y OTROS. Peligrosidad Ssmica en Catalua, Universidad Politcnica de Catalua, Barcelona, 1988

la estructura a su mxima capacidad de disipacin de energa. Debido a esta situacin estos mtodos resultan ser poco convenientes puesto que la estructura construida siempre llegara a ser diseada bajo un lumbral de dao mximo de eventos telricos anteriores, y lleva la desventaja adicional que en el futuro se pueden presentar sismos de mayor intensidad que causen mayores daos. Se pueden encontrar otras desventajas en general como lo es la mala administracin de los recursos debido a la gran solicitud que se le pide a la estructura que soporte, la sobredimensin constante en sus elementos para llegar a disipar una eventualidad de un sismo catastrfico, por lo cual es mejor partir de un mtodo probabilstico, que brinda toda una serie de informacin para evaluar en qu condiciones se debe realizar la estructura. Se puede afirmar de manera muy certera que en principio todos los procedimientos disponibles para la evaluacin probabilstica de la peligrosidad ssmica son similares, la diferencia prima es en el modelo estadstico escogido para obtener la probabilidad del lugar9. Las desventajas que puede presentar es en las dificultades que se presentan para determinar los parmetros fsicos que definen la fuente y la atenuacin10, adems de la variacin para una misma zona de la actividad ssmica a corto y a largo plazo, lo que limita los tiempos para una estimacin confiable de la peligrosidad, entre los 25 y los 50 aos en la mayora de los casos11. La finalidad de los estudios de peligrosidad ssmica o de macrozonificacin es crear un mapa de peligrosidad ssmica el cul asocia segn el tipo de formaciones y de comportamientos geolgicos zonas de peligrosidad parecidas relativamente. Pero debido a la falta de exactitud de prediccin que existe ante un sismo estos mapas pueden llegar a estar alejado de una realidad futura y por ende es mejor realizar mapas de microzonificacin, que puedan dividir las reas urbanas en sectores de estudio ms focalizados y que predigan mejor la accin del sismo ante las estructuras. Sismicidad Histrica de Colombia Colombia est localizada en una de las zonas de mayor actividad ssmica del planeta, denominado Cinturn circumpacfico, que corresponde a los bordes del Ocano Pacifico, en su territorio convergen tres placas tectnicas, Nazca, ______ 9 AGUIAR, Roberto, CANAS, Jos. Vulnerabilidad Ssmica de Edificios. Monografas de Ingeniera Ssmica, Monografa CIMNE IS-6, Editor A. H. Barbat, Espaa 1994 10 HAYS, Walter W., Evaluation of the Earthquake ground-shaking hazard, Seminar on Selected Earthquake Engineering Problems and Earthquake Risk Management, Zurich1988 11 KARNIK, Vt, NERSESOV, I. L., Principles and problems of assessments of seismic hazard, Proceedings of the UNDRO/USSR/UNESCO/UNDP Training Seminar on Earthquake Prediction and Mitigation of Earthquake Losses, Dushanbe, 1986 Vol. 1 Suramericana y Caribe (Tomado de la NSR-98, 1998).

El primer evento ssmico en el pas, del cual se tiene registro escrito, ocurri en 1566 causando daos graves en las recientemente fundadas ciudades de Popayn y Cali. Existen registros de numerosos sismos histricos desde la colonia y hasta 1922, en que se instal el primer sismgrafo en el pas. Dentro de los sismos histricos, pero registrados por instrumentos en el exterior es importante destacar el terremoto del 31 de enero de 1906 al frente de Tumaco, cuya magnitud se estima de 8.9 en la escala de Richter y que es considerado uno de los sismos ms fuertes de la humanidad en tiempos modernos. A partir de 1922 se dispuso de informacin instrumental, sobre lo que se denominan sismos instrumentales. Desde 1957 hasta 1992 estuvieron en funcionamiento siete estaciones sismolgicas permanentes en el pas, las cuales fueron operadas por el Instituto Geofsico de la Universidad Javeriana de Santa Fe de Bogot. A partir de 1993 se puso en marcha, adicionalmente, la Red Sismolgica Nacional, operada por la Subdireccin de Geofsica del INGEOMINAS, existiendo adems el Observatorio Sismolgico del Sur Occidente - OSSO, operado por la Universidad del Valle en Cali. La Red Sismolgica Nacional en su fase inicial consta de 20 estaciones sismolgicas remotas; su procesamiento es en tiempo real y se realiza en Santa Fe de Bogot12. En la realizacin del estudio de amenaza ssmica que produjo los mapas de amenaza ssmica del NSR-98 se dispuso de un catlogo de 11088 eventos ssmicos, tanto histricos como instrumentales. (Tomado de la NSR-98, 1998). A raz de la situacin ssmica en la que se encuentra nuestro pas, se han realizado mltiples estudios y en diferentes zonas para tratar de minimizar el dao que deja el paso de un evento ssmico; ejemplo muy representativo de dichos estudios es el plasmado en nuestra norma sismoresitente NSR-98. Lo que se hace en dichos estudios, entre otras cosas, es analizar primordialmente la vulnerabilidad ssmica de las edificaciones que son las que se ven ms afectadas cuando ocurre un evento de esta categora. Entendiendo por vulnerabilidad un valor nico que permite clasificar a las estructuras de acuerdo a la calidad estructural intrnseca de las mismas, dentro de un rango de nada vulnerable a muy vulnerable ante la accin de un terremoto. Definiendo vulnerabilidad como una propiedad intrnseca de la estructura descrita a travs de una ley causa-efecto, donde la causa es el sismo y el efecto es el dao (Sandi, 1986)13. ______ 12 ALARCN, A., BERNAL, C. E., CARDONA, O. D., ESCALLN, J., ESPINOSA, A., GARCA, L. E. (Director), PUCCINI, M., PULIDO, N., RODRGUEZ, E., SARRIA, A., SEVERICHE, M., TABOADA A., y YAMN, L., (1996), Estudio General de Amenaza Ssmica de Colombia, Comit AIS 300 Amenaza Ssmica, Asociacin Colombiana de Ingeniera Ssmica, Bogot, Colombia. 13 SANDI, H. Vulnerability and risk analysis for individual structures and systems. Report of the Working Group of the European Association for Earthquake Engineering. Proceedings of the 8th ECEE. Lisbon. Portugal, 1986.

Microzonificacin de Bogot En el curso de los ltimos quinientos aos Bogot se ha visto afectada por gran cantidad de sismos, de los cuales ms de veinte han causado daos. No obstante, si se quiere hacer estadsticas sobre la ocurrencia de los eventos ssmicos solo es posible hacerlo con aquellos que han causado daos intermedios o severos; la razn est en que en un perodo tan largo algunos sismos que han causado daos menores han podido ser olvidados o no han sido recuperados por los estudios sobre la sismicidad de la ciudad. El catlogo de los sismos de intensidad igual o superior a VII ocurridos en Bogot se encuentra en la Tabla 1. Tres sismos han causado daos severos: 1785, 1827 y 1917 y cuatro han causado daos intermedios: 1743, 1826, 1928 y 1967. Vista en su conjunto la sismicidad de Bogot resulta ser notablemente alta y se podra decir que es similar a la de ciudades que tradicionalmente han sido consideradas altamente ssmicas como Popayn o Manizales, por ejemplo. No obstante, aparentemente la ciudad tiene una baja sismicidad; sin duda el hecho de que el ltimo sismo destructor ocurri hace casi noventa aos ha contribuido a dar fuerza a esa impresin14.

Tabla 1: Sismos con daos intermedios y severos en Bogot

Fecha Origen Efectos en Bogot Intensidad

1743, octubre 18 Pramo Chingaza Daos

intermedios VII

1785, julio 12 Pramo Chingaza Daos Severos VIII

1826, junio 17 Sop Daos

intermedios VII

1827, noviembre 16

Timan (Huila) Daos Severos VIII

1928, Noviembre Valle de Tenza Daos

intermedios VII

1967, Febrero 9 Vengalarga

(Huila) Daos

intermedios VI-VII

Fuente: Armando Espinosa Baquero, Historia Ssmica de Bogot.

Para describir la estratigrafa del Departamento de Cundinamarca Ingeominas (2000) ha dividido el rea departamental en cinco cuencas sedimentarias que de occidente a oriente se designan as: - Cuenca Valle del Magdalena ______ 14 Armando Espinosa Baquero, Historia Ssmica de Bogot, Gelogo, M.Sc., Ph.D. Profesor de la Universidad del Quindo, Miembro Correspondiente Sociedad Geogrfica de Colombia; Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Fsicas y

Naturales. Disertacin en los Martes del Planetario, Octubre de 2004, evento organizado por la Sociedad Geogrfica de Colombia - Cuenca Vertiente Occidental de la Cordillera Oriental - Cuenca Cordillera Oriental - Bloque Paramos Occidentales - Bloque Macizo de Sumapaz - Bloque Altiplano Cundinamarqus - Bloque Cordn Magistral - Cuenca Vertiente Oriental de la Cordillera Oriental - Cuenca Llanos Orientales La zona de estudio se encuentra en la Cuenca de la cordillera Oriental dentro del Bloque del Altiplano Cundinamarqus, localizado en las sabanas de Ubat y Bogot. Morfolgicamente las tres primeras subregiones son quebradas, con pendientes diversas, alturas de difcil acceso (entre 2.000 y 4.000 m.s.n.m.) y profundos caones; la cuarta, es una zona amplia y plana, levemente ondulada, con alturas variables entre 2.500 y 2.800 m.s.n.m. Figura 2: Definicin de cada uno de los bloques segn Ingeominas.

Fuente: Ingeominas

Formacin la Corneta (Qtlc) Rodrguez y Ulloa (1976), proponen este nombre para representar una serie de gravas interestratificadas con limolitas, que afloran en el Sinclinal de Nazaret. El nombre fue tomado de la Quebrada La Corneta, que desemboca en el Ro Guavio en la localidad de Nazaret. La Formacin La Corneta aflora en la parte central del Sinclinal de Nazaret, como una falla de 5 km de ancho por 35 km de largo con direccin NE - SW, dando una morfologa de colinas bajas. En su localidad tipo, esta unidad est conformada por gravas con cantos de arenisca y cuarzo hasta de 70 cm de dimetro; presenta un espesor de 120 m. Supra yace discordantemente los estratos de la Formacin Caja.15

Depsitos Aluviales (Qal) Un segundo tipo lo constituyen los depsitos de los ros y quebradas, que morfolgicamente generan terrazas bajas y aluviones a lo largo del cauce de los ros. Estos depsitos consisten en bloques redondeados y subred ondeados, especialmente de arenisca y caliza, en una matriz no consolidada de arenas y arcillas. Grupo Guadalupe (Ksg) El nombre Guadalupe fue empleado inicialmente por Hettner (1892), quien asign el rango de Piso del Guadalupe, a las areniscas de la parte alta del Cretcico de Bogot. Hubach (1931), fija el lmite de Guadalupe - Villeta, ubicndolo por encima de un nivel de caliza fosilfera llamado nivel de Exogira mermeti o Conjunto de Chipaque, el cual se observa a lo largo de la carretera Chipaque - Caqueza. Este mismo autor, divide la unidad en un conjunto inferior arcilloso y uno superior arenoso; posteriormente, eleva el Guadalupe a la categora de Grupo y a cada conjunto al rango de Formacin, denominndolos Guadalupe inferior y Guadalupe superior, adems subdivide la Formacin superior en tres miembros llamados de base a tope: Arenisca Dura, laeners y Areniscas de Labor y Tierna. Renzoni (1962, 1968), redefine esta unidad estratigrfica, elevando la Formacin Guadalupe Superior al rango de Grupo y coloca la base sobre la ltima ocurrencia de lodolitas negras de la Formacin Chipaque y su tope en la primera ocurrencia de las arcillolitas de la Formacin Guaduas; adems, divide el Grupo Guadalupe en tres formaciones denominadas Arenisca Dura, Plaeners, Labor y Tierna, proponiendo como leccin de referencia, la secuencia que aflora a lo largo del carreteable Choach - Bogot, entre la Quebrada Raizal y la hoya de la Quebrada Rajadero. ______ 15 Antonio Jos Rodrguez Parra, Orlando Solano Silva, Mapa geolgico del departamento de Boyac, ministerio de minas y energa instituto de investigaciones en geo ciencias, minera y qumica ingeominas, Enero del 2000

El Grupo Guadalupe presenta muchas variaciones litolgicas a lo largo del departamento: desde el sur de La Aguadita hasta el Pramo de Sumapaz, se presenta como un solo paquete montono de Areniscas; al occidente de Silvania, a lo largo de las Cuchillas de Peas Blancas y Agua de Dios, se desarrollan dos niveles de limolitas silceas, liditas y cherts, uno hacia la parte media y otro hacia la base, intercalados con dos unidades de areniscas (que podran corresponder ya al Grupo Olini). Hacia el norte del departamento, en cercanas de los municipios de Sutatausa y Cucunub, la Formacin Arenisca Dura cambia facialmente a varios niveles de liditas y chert, mientras que la Formacin Plaeners, se torna en una secuencia de lodolitas, que han sido denominadas informalmente como Formacin Los Pinos, en esta rea y en el Departamento de Boyac. No obstante toda esta serie de cambios, son tres las unidades bsicas que forman el Grupo Guadalupe, las cuales se describirn a continuacin como informacin del lector, pues en el mapa, el Grupo Guadalupe se represent como un solo conjunto. Formacin Tilat (N1t)

Scheibe (1933), dio el nombre de piso de Tilat a un conjunto de areniscas de grano grueso, lecho-cascajosos con clastos de cuarzo y de plaeners que afloran en la Hacienda Tilat en la represa del Sisga. Hubach (1957) la elev al rango de Formacin y la estudi en lo que llam cuenca de Chocont Villapinzn. Julivert (1961) en el estudio de la Sabana de Bogot, llama Formacin Tilat a una terraza alta con sedimentos lacustres y para Helmens & Van der Hammen (1995), la Formacin Tilat esta subdivida en los miembros Tequendama, Tibagota (Tilat inferior) y Guasca (Tilat Superior). En el rea de trabajo se designa Formacin Tilat a los sedimentos aflorantes en el sinclinal de Sisga que recubren discordantemente a las unidades cretceas (Formaciones Plaeners, Labor-Tierna) y palegenas (Formaciones Guaduas, Cacho, Bogot y Regadera) y en el sinclinal de Subachoque donde recubre rocas de la Formacin Bogot. Morfolgicamente la Formacin Tilat muestra terrazas alomadas de varios kilmetros de extensin en forma de abanicos explayados con pendientes suaves e inclinadas; como las observadas en la va principal Bogot Tunja y que corresponden a arenas de grano fino o forma colinas redondeadas a veces alargadas, las cuales estn conformadas por gravas y arenas. El origen de estos depsitos est asociado con la existencia de abanicos y planicies aluviales antiguas muy disectados y localmente tectonizados (Carvajal et al., 2005).16

______ 16 Diana Mara Montoya Arenas, Germn Alfonso Reyes Torres, Geologia de la sabana de Bogot, Subdireccin de geologa bsica, Ingeominas, Marzo de 2005

Formacin Guaduas (Ktg) La Formacin Guaduas fue descrita originalmente por Hettner (1892, en De Porta, 1974) para referirse a los materiales que afloran en la regin de Bogot y que estn por encima del Grupo Guadalupe. Hubach (1931), denomina piso Guaduas a la secuencia que supra yace al Grupo Guadalupe y es infra yacida por el piso de Bogot, por intermedio del Horizonte del Cacho que sera para este autor la parte ms baja del piso de Bogot. La Formacin Guaduas aflora en los sinclinales de Ro Fro, Neusa, Zipaquir, ChecuaLenguazaque, Sesquil, Sisga, Subachoque, en la zona de la Calera en el sinclinal de Teusac y al Sur en los sinclinales de Usme y Soacha. Sarmiento (1994), en la seccin de referencia, de Peas de Boquern en la regin de Sutatausa, estudia esta secuencia estratigrfica y la subdivide en 9 segmentos; sin embargo para el presente trabajo se subdividi en 5 segmentos por razones cartogrficas. Morfolgicamente en varios sectores de la Sabana de Bogot (Checua Lenguazaque y Ro Fro), se reconocen una secuencia arcillo-arenosa con mantos de carbn que generan cinco geo formas; tres valles que corresponden a niveles arcillosos y dos abruptos arenosos. Pero en otros sectores la diferenciacin de los segmentos no es clara tal como se observa en la seccin de Sibat, Subachoque, etc. En la regin Guatavita se levantaron 380 m, se diferenciaron tres segmentos que corresponden a los segmentos A, B y C descritos en este trabajo y generalizados de Sarmiento (1994).17

Falta espectro de diseo ______ 17 Diana Mara Montoya Arenas, Germn Alfonso Reyes Torres, Geologa de la sabana de Bogot, Subdireccin de geologa bsica, Ingeominas, Marzo de 2005.

SISMORESISTENCIA Respuesta de la Estructura A medida que se avanza en el estudio de las estructuras, se ha evidenciado de manera ms clara que cada construccin responde de manera diferente ante la accin de un sismo, como se ha mencionado anteriormente diferentes condiciones son las que hacen cambiar la vibracin de una edificacin y esta misma situacin es la que produce la construccin de diferentes espectros de diseo para cada proyecto en especfico. Los sistemas estructurales que sostienen las estructuras actualmente utilizan hormign o mampostera con muros a cortante, los cuales producen periodos cortos debido a la rigidez de sus elementos. Debido a esta situacin las estructuras entre ms rgidas sean van a necesitar mayor refuerzo para asumir el sismo sin mayor dao estructural, bajo este mismo concepto se deben rigidizar los elementos que van a soportar las cargas laterales del sismo y por ende que deben llevar ms refuerzo, por lo cual las columnas de un edificio porticado deben ser de menor tamaos que las vigas que va a sostener. Problemas de configuracin geomtrica Adems de los problemas que se pueden presentar por los casos expuestos anteriormente, se puede decir tambin que la forma o la configuracin es otro parmetro tambin muy importante en la respuesta de la estructura. Cuando un sismo acta sobre una edificacin rectangular sta responde con una distribucin bastante uniforme de las fuerzas a lo largo del edificio; pero en una configuracin ms compleja, en forma de T o L, las fuerzas se concentran en las esquinas interiores creadas por esas formas.18 Irregularidades en altura, traducidas en cambios repentinos de rigidez entre pisos adyacentes, hacen que la absorcin y disipacin de energa en el momento del sismo se concentren en los pisos flexibles, donde los elementos estructurales se ven sobre solicitados. Las irregularidades en planta de masa, rigidez y resistencia pueden originar vibraciones torsionales que generan concentraciones de esfuerzos difciles de evaluar, razn por la cual una mayor exigencia en este tipo de aspectos debe tenerse en cuenta a la hora de disear arquitectnicamente las edificaciones.19 ______ 18 ATC, 1997, NEHRP Guidelines for the Seismic Rehabilitation of Buildings, prepared by the Applied Technology Council for the Building Seismic Safety Council, Part A: Earthquake Shaking and Building Response. 19 Organizacin Panamericana de la Salud (OPS). Fundamentos para la mitigacin de desastres en establecimientos de salud. Serie de mitigacin de desastres. Washington. 2000

Por configuracin no se entiende la mera forma espacial de la construccin en abstracto, sino el tipo, disposicin, fragmentacin, resistencia y geometra de la estructura de la edificacin, relacin de la cual se derivan ciertos problemas de respuesta estructural ante sismos. Puede decirse de manera general que el alejamiento de formas y esquemas estructurales simples es castigado fuertemente por los sismos. De cualquier forma, dada la naturaleza errtica de los sismos, as como la posibilidad de que se exceda el nivel de diseo, es aconsejable evitar el planteamiento de configuraciones riesgosas, independientemente del grado de sofisticacin que sea posible lograr en el anlisis de cada caso.20 Problemas de Configuracin en Planta Los problemas de configuracin en planta que se presentaran a continuacin se asocian a estructuras que cuentan con plantas regulares y continuas, debido a este principio, cuando una planta estructural presenta dilataciones en su construccin, estos problemas de configuracin no aplican al comportamiento esperado de la estructura frente a un sismo. Longitud La longitud en planta de una construccin influye en la respuesta estructural de la misma de una manera que no es fcil determinar por medio de los mtodos usuales de anlisis. En vista de que el movimiento del terreno consiste en una transmisin de ondas, la cual se da con una velocidad que depende de las caractersticas de masa y rigidez del suelo de soporte, la excitacin que se da en un punto de apoyo del edificio en un momento dado difiere de la que se da en otro, diferencia que es mayor en la medida en que sea mayor la longitud del edificio en la direccin de las ondas. Los edificios cortos se acomodan ms fcilmente a las ondas que los edificios largos. Considerando lo anterior, el correctivo usual para el problema de longitud excesiva de edificios es la particin de la estructura en bloques por medio de la insercin de juntas de dilatacin ssmica, de tal manera que cada uno de ellos pueda ser considerado como corto. Estas juntas deben ser diseadas de manera tal que permitan un adecuado movimiento de cada bloque sin peligro de golpeteo o choque entre los diferentes cuerpos o bloques que componen la edificacin. Los edificios largos son tambin ms sensibles a las componentes torsionales de los movimientos del terreno, puesto que las diferencias de movimientos transversales y longitudinales del terreno de apoyo, de las que depende dicha rotacin, son mayores. ______ 20Appiled Technology Council (ATC) (Report ATC 3-06). Tentative provisions for development of Seismic Regulations for Buildings. Palo Alto, 1978. [Versin en espaol por Asociacin Colombiana deIngeniera Ssmica, Bogot, 1979.]

Adems de los problemas por longitud, tambin vale la pena mencionar la concentracin de esfuerzos debido a plantas complejas, como se mencion anteriormente. El problema que se presenta al utilizar plantas en forma de L, H, I que se pueden apreciar mejor en la Figura 3, es la gran concentracin de esfuerzos que se presentan en las esquinas, en las uniones que al momento de verse sometida a la accin de un sismo, los efectos torsionales aumentan drsticamente en comparacin con las plantas que tienen formas ms regulares, pudiendo generar as un dao muy grande a la edificacin y talvez el colapso de la misma. Para este caso, la solucin corrientemente adoptada consiste en la introduccin de juntas de dilatacin ssmica, como las mencionadas para el caso de los edificios largos. Estas juntas permiten que cada bloque tenga su propio movimiento sin estar atado al resto del edificio, con lo cual se rompe el esquema de trabajo en voladizo de cada ala. Las juntas, obviamente, deben tener el ancho suficiente para permitir el movimiento de cada bloque sin golpearse21. Figura 3: Configuracin en Planta.

Fuente: Organizacin Panamericana para la Salud, Washington, 2000

Problemas de Configuracin en Altura Los escalonamientos en los volmenes del edificio se presentan habitualmente por exigencias urbansticas de iluminacin, proporcin, etc. Sin embargo, desde el punto de vista ssmico, son causa de cambios bruscos de rigidez y de masa; por lo tanto, traen consigo la concentracin de fuerzas que producen dao en los pisos aledaos a la zona del cambio brusco (Figura 2.5). En trminos generales, debe buscarse que las transiciones sean lo ms suave posible con el fin de evitar dicha concentracin. _____ 21 DOWRICK, D.J. Diseo de estructuras resistentes a sismos para ingenieros y arquitectos. Mxico: Limusa, 1984.

Figura 4: Formas Irregulares en Altura.

Fuente: Organizacin Panamericana para la Salud (OPS), Washington, 2000.

Configuracin Estructural: La configuracin estructural es uno de los tems en la evaluacin sismo-resistente de un edificio ms importante a tratar, debido a que existen varias configuraciones estructurales mencionadas por la OPS para evaluar el comportamiento estructural de una edificacin ante la accin de un sismo a continuacin se mencionaran los ms relevantes. Las Concentraciones de masa: se producen cuando se colocan objetos de gran peso en la estructura, entre estos objetos se pueden mencionar: archiveros llenos, Bibliotecas, Tanques de agua, equipos de trabajo pesados, motores, estructuras internas especiales, etc. Estos pasan a ser un problema mayor cuando se encuentran ubicados a gran altura y se deben tener en cuenta en los clculos estructurales. Para que dichos elementos se tengan en cuenta por el calculista se deben dibujar en el plano arquitectnico, y realzar algn tipo de especificacin si es algn elemento no convencional como: algn tipo de motor especfico, algn espacio destinado a la lectura, etc. puesto que estos elementos a medida que ganan altura, es ms fcil que al ser excitados por la honda ssmica generen un volcamiento de la estructura.

Los Pisos suaves: son visibles cuando se presentan arreglos arquitectnicos que son producto de especificaciones tcnicas de la obra, ya sea cuando se est desarrollando algn tipo de proyecto que requiera algunas de las siguientes condiciones:

Diferencia de alturas: Cuando los entrepisos cambian constantemente de alturas de manera importante, generan que la construccin desarrolle problemas de rigidez en su interior, haciendo que la vibracin de entre pisos al paso de la honda ssmica sea diferencial lo cual genera que haya un cortante mayor dentro de los elementos verticales y la carga no sea disipada de manera correcta.

Interrupcin de elementos verticales: De las dos, esta condicin es la que ms afecta un estructura, debido a que los elementos verticales son los que van transmitir la carga de los entrepisos a la cimentacin, por lo cual deben tener mayor rigidez y no deben presentar excentricidades en sus centros de masa; y mucho menos presentar cambios de seccin importantes si dichos elementos verticales en los pisos inferiores tiene una seccin menor que en los pisos superiores, igualmente si el cambio de seccin se realiza en la parte superior de la estructura, deben coincidir los centros de masa de los muros diseados.

La Falta de Redundancia: Generalmente se presenta cuando la disposicin

de las cargas de la estructura se concentra en pocos elementos, generando as una redundancia que conlleva a que las estructuras dependan de muy pocos elementos ssmicos, sobrecargndolo y llevndolo a la falla si falla solo uno de estos elementos; por eso es recomendable distribuir las cargas en varios elementos estructurales, para evitar el colapso por la falla de un solo elemento.

La Excesiva Flexibilidad estructural: de la edificacin ante cargas ssmicas

puede definirse como la susceptibilidad a sufrir grandes deformaciones laterales entre los diferentes pisos, conocidas como derivas. Las principales causas de este problema residen en la excesiva distancia entre los elementos de soporte (claros o luces), las alturas libres y la rigidez de los mismos. Dependiendo de su grado, la flexibilidad puede traer como consecuencias:

Daos en los elementos no estructurales adosados a niveles contiguos. Inestabilidad del o los pisos flexibles, o del edificio en general. No aprovechamiento de la ductilidad disponible. Un comportamiento excesivamente flexible del diafragma de piso implica deformaciones laterales no uniformes, las cuales son en principio perjudiciales para los elementos no estructurales adosados al diafragma. Adicionalmente, la distribucin de fuerzas laterales no se har de acuerdo a la rigidez de los elementos verticales19. _____ 19 Organizacin Panamericana de la Salud (OPS). Fundamentos para la mitigacin de desastres en establecimientos de salud. Serie de mitigacin de desastres. Washington. 2000

Figura 5: Comportamiento rgido y flexible del diafragma.

Fuente: Organizacin Panamericana para la Salud (OPS), Washington, 2000. Este tipo de comportamiento flexible se puede dar por alguna de las siguientes condiciones:

Flexibilidad del material del diafragma

Relacin de Aspecto (Largo/Ancho) del diafragma. debido a que la relacin largo ancho incide en la flexibilidad de la estructura reflejndose en la deflexin de elemento laterales se deben manejar relaciones menores a cinco (5) segn la recomendacin de la OPS para evitar una categorizacin de flexible a la estructura.

Rigidez de la estructura vertical La flexibilidad del diafragma debe juzgarse tambin de acuerdo con la distribucin en planta de la rigidez de los elementos verticales. En el caso extremo de un diafragma en el que todos los elementos verticales tengan igual rigidez es de esperarse un mejor comportamiento del diafragma que en el caso en el cual tengan grandes diferencias en este punto.

Aberturas en el diafragma. Las aberturas de gran tamao practicadas en el diafragma para efectos de iluminacin, ventilacin y relacin visual entre los pisos, ocasionan la aparicin de zonas flexibles dentro del diafragma, las cuales impiden el ensamblaje rgido de las estructuras verticales.

Por ltimo aspecto se considerara la torsin como una de las variables que ms puede afectar un edificio, esta se presenta por la excentricidad existente entre el centro de masa y el centro de rigidez, entre los casos que pueden generar estas disposiciones existen:

Posicin de elementos rgidos de manera asimtrica con respecto al centro de gravedad del piso.

Colocacin de grandes masas en forma asimtrica con respecto a la rigidez.

Combinacin de las dos situaciones anteriores. Debe tenerse presente que los muros divisorios y de fachada que se encuentren adosados a la estructura vertical tienen generalmente una gran rigidez y, por lo tanto, habitualmente participan estructuralmente en la respuesta al sismo y pueden ser causantes de torsin, como en el caso corriente de los edificios de esquina. Figura 6: Torsin en una edificacin

Fuente: Organizacin Panamericana para la Salud (OPS), Washington, 2000. Cuantitativamente, puede considerarse que una excentricidad entre el centro de la masa y de rigidez es grande cuando supera el 10% de la dimensin en planta bajo anlisis. En un caso as deben tomarse medidas correctivas en el planteamiento estructural del edificio (Figura 7).

Si se contempla adems la situacin en altura, el panorama de la torsin puede complicarse an ms cuando hay irregularidades verticales, como los escalonamientos. En efecto, la parte superior del edificio transmite a la inferior un cortante excntrico, lo cual provoca torsin del nivel de transicin hacia abajo, independientemente de la simetra o asimetra estructural de los pisos superiores e inferiores. Como todos los problemas de configuracin, el de la torsin debe ser enfrentado desde la etapa de diseo espacial y de forma de la edificacin. Los correctivos

necesarios para el problema de la torsin pueden resumirse en general en los siguientes puntos:

Las torsiones deben ser consideradas inevitables, debido a la naturaleza del fenmeno y a las caractersticas de la estructura. Por esta razn, se sugiere proveer a los edificios de rigidez, mediante la cual se busca reducir la posibilidad de giro en planta.

A efectos del control de la torsin, debe estudiarse con cuidado el planteamiento de la estructura en planta y en altura, as como la presencia y la necesidad de aislamiento de los muros divisorios no estructurales que puedan intervenir estructuralmente en el momento de un sismo.

Finalmente, el objetivo debe ser proveer a la estructura con la mayor simetra posible de la rigidez con respecto a la masa19. Figura 8: Torsin por muros

Fuente: Organizacin Panamericana para la Salud (OPS), Washington, 2000.

Ensayos de Resistencia Ensayo de resistencia al concreto La determinacin de la resistencia del concreto es esencial en un estudio de vulnerabilidad ssmica, puesto que es uno de los principales elementos que compone una estructura, tradicionalmente en el pas se ha llevado a cabo un sin nmero de edificaciones que toman como materia prima este material. En el caso que compete a este estudio el concreto no es una variable que se presente en todo el sistema estructural, sin embargo si se encuentra presente en la placa inferior de contra piso y en la cimentacin de la edificacin por lo que se hace importante su estudio. Para la determinacin de la resistencia del concreto se pueden realizar dos ensayos: 1. ndice de Rebote Fundamento Una masa proyectada, por un muelle, golpea a un vstago en contacto con la superficie del hormign y el resultado del ensayo se expresa en trminos de la medida de la distancia de rebote de la masa. Material y Equipos Esclermetro: Consta de una masa de acero impulsada por un muelle el cual, cuando es liberado, golpea un vstago de acero en contacto con la superficie de hormign. La distancia del rebote del martillo de acero se medir en una escala lineal acoplada al instrumento. Yunque de tarado: Yunque de acero para la verificacin del esclermetro, definido por una dureza mnima de 52 HRC y una masa de (16 1) kg y un dimetro de aproximadamente 150 mm. Piedra abrasiva: Piedra de carburo de silicio de textura de grano medio o similar. Procedimiento

El rea de ensayo debe ser de aproximadamente 300 mm x 300 mm. Las superficies texturadas en exceso, con presencia de polvo o con prdida de mortero, se alisarn usando la piedra abrasiva, hasta que presenten un aspecto liso. Las superficies obtenidas con encofrados lisos o alisadas pueden ensayarse sin pulido. Se eliminar cualquier presencia de agua sobre la superficie del hormign.

Los elementos de hormign a ensayar debern tener un espesor mnimo de 100 mm. Y estar solidariamente fijos a una estructura. Se pueden ensayar probetas ms pequeas con la condicin de estar firmemente sujetas. Se deben evitar las zonas que presenten coqueras, exfoliaciones, textura rugosa o alta porosidad. Para la seleccin de la zona de ensayo se tendrn en cuenta entre otros factores, los siguientes: resistencia del hormign; tipo de superficie; tipo de hormign; humedad de la superficie; carbonatacin (si es apropiado); movimiento del hormign bajo ensayo; y direccin de ensayo. Se utilizar el esclermetro de acuerdo con las instrucciones de manejo del fabricante. Se activa el esclermetro al menos tres veces, antes de tomar cualquier lectura, para asegurar que funciona correctamente. Antes de una secuencia de ensayo sobre una superficie de hormign, se realizarn y registrarn lecturas sobre el yunque de tarado para asegurar que se encuentran dentro del rango recomendado por el fabricante. Si no lo estn, el esclermetro se limpiar y/o ajustar. El esclermetro se sujetar firmemente en una posicin que permita transmitir mediante el vstago un impacto perpendicular a la superficie de ensayo. La presin sobre el vstago ha de ser gradualmente incrementada hasta que se produzca el impacto del esclermetro. Despus del impacto, se anota el valor del ndice de rebote. Se han de tomar, al menos, nueve lecturas con el fin de disponer de una estimacin fiable del ndice de rebote de la zona de ensayo. Se anotar la posicin y orientacin del esclermetro para cada conjunto de lecturas. No se deben elegir dos puntos de impacto a una distancia inferior a 25 mm entre ellos, ni a 25 mm del borde de la pieza. Es recomendable dibujar una cuadrcula de lneas separadas entre 25 a 50 mm. Y tomar las intersecciones de las lneas como puntos de impacto. Se examina cada huella efectuada en la superficie despus del choque y si el impacto aplasta o rompe huecos prximos a la superficie, el resultado obtenido ser desestimado. Despus de los ensayos, se realizarn lecturas usando el yunque de tarado, registrndolos y comparndolos con los efectuados con anterioridad a los ensayos. Si los resultados difieren, el esclermetro se limpiar y/o ajustar y se repetirn los ensayos22. ______ 22 UNE-EN 12504-2. Ensayos de hormign en estructuras. Parte 2: Ensayos no destructivos. Determinacin del ndice de rebote.

2. Extraccin de Ncleos: Objetivo Esta norma se refiere al procedimiento de obtencin, preparacin y ensayo de: (a) ncleos extrados de estructuras de concreto para determinaciones de longitud o resistencia a la compresin o a la traccin indirecta y, (b) vigas aserradas de estructuras de concreto para determinaciones de resistencia a la flexin. Equipo

Saca ncleos Para obtener probetas cilndricas: Si las probetas deben ser extradas por taladrado perpendicular a una superficie horizontal, resulta satisfactorio un taladro de percusin; pero si las probetas deben ser taladradas en otra direccin o si su dimetro se debe determinar con exactitud para un clculo ms preciso de la resistencia a la compresin, se emplearn brocas de diamante. Sierra Para obtener probetas en forma de viga del tamao adecuado para efectuar ensayos de resistencia a la flexin: La sierra deber tener un borde cortante de diamante o carburo de silicio y deber poder cortar las probetas con las dimensiones prescritas, sin calor excesivo o impacto. Muestreo Generalidades: Las muestras de concreto endurecido para uso en la preparacin de probetas para ensayos de resistencia, no se debern tomar hasta que el concreto haya endurecido lo suficiente para permitir la remocin de la muestra sin perturbar la adhesin entre el mortero y el agregado grueso. En general, el concreto deber tener una edad de catorce (14) das antes de la extraccin de las probetas. Cuando se preparen probetas para ensayos de resistencia de muestras de concreto endurecido, se debern descartar aquellas que presenten defectos o que se hayan deteriorado durante el proceso de extraccin. Las probetas que contengan acero de refuerzo no se debern usar para determinar la resistencia a la traccin indirecta. En caso de ensayos para determinar la resistencia a la flexin, no se usarn probetas que tengan refuerzo en la porcin sometida a tensin. Nota 1.- Los ncleos que contengan refuerzo y estn destinados a la determinacin de la resistencia a la compresin, pueden dar resultados mayores o menores que los ncleos sin acero embebido y, en lo posible, se deben evitar o recortar para eliminar el refuerzo, proporcionando simultneamente una relacin L/D de 1.0 o mayor.

Extraccin de Ncleos: Siempre que sea posible, los ncleos se extraern perpendicularmente a una superficie horizontal, de manera que su eje sea perpendicular a la capa de concreto tal como se coloc originalmente y cuidando de no hacerlo en vecindades de juntas o bordes obvios del elemento construido. Las probetas tomadas en direccin perpendicular a una superficie vertical o a una superficie irregular, se debern extraer lo ms cerca que sea posible del centro de la pieza y nunca cerca de juntas o bordes de ella. Remocin de Losas: Se deber remover una losa de tamao suficiente para asegurar las probetas de ensayo deseadas, excluyendo todo concreto agrietado, astillado, mal cortado o con cualquier otra irregularidad. Ncleos

Probetas para determinacin de longitud:

Debern tener un dimetro de cuando menos 95 mm (3.75). La medida de la longitud de los ncleos se har conforme se describe en la norma INV E 419. Resistencia a la compresin:

Probetas de Ensayo: Los dimetros nominales de los ncleos para la determinacin de la resistencia a compresin debern ser, como mnimo, de 95 mm (3.75). Los dimetros de ncleos menores que 95 mm (3.75) son permitidos cuando es imposible obtener ncleos con una relacin longitud dimetro (L/D) =1 para la evaluacin de la resistencia a la compresin. Para concreto con tamao mximo nominal mayor a 37.5 mm (1 ), el dimetro nominal debera ser preferiblemente igual a tres (3) veces el tamao mximo nominal del agregado grueso, y necesariamente debe ser como mnimo igual a dos (2) veces el tamao mximo nominal del agregado grueso. Su longitud, luego del refrentado, deber estar entre 1.9 y 2.1 veces el dimetro. Si la relacin longitud-dimetro del ncleo excede 2.1, se reduce la longitud del ncleo, para que la relacin este entre 2.1 y 1.9. Los ncleos con relaciones longitud-dimetro menores a 1.75 requieren correcciones en la medida del esfuerzo a la compresin. No se debern ensayar ncleos cuya altura sea inferior al noventa y cinco por ciento (95%) de su dimetro antes del refrentado o menor de su dimetro despus de dicha operacin. Preparacin de las bases: Las bases de los ncleos que van a ser ensayados a la compresin, debern ser sensiblemente lisas, perpendiculares a su eje longitudinal y del mismo dimetro del cuerpo del ncleo. De ser necesario, las bases se debern aserrar o maquinar hasta cumplir los siguientes requisitos: 1. Las salientes, si las hay, no se debern extender ms all de 5 mm (0.2) de la superficie de la base.

2. Las superficies de las bases no se podrn apartar de la perpendicularidad al eje longitudinal en ms de 1: (0.3d) o [1:(8d)] donde d es el dimetro promedio del cilindro expresado en milmetros o pulgadas (mm o pulga.) 3. El dimetro de las bases no deber diferir en ms de 2.5 mm (0.1) del dimetro medio del ncleo. Acondicionamiento en Humedad: Las probetas de ensayo se debern sumergir en agua saturada de cal a 23 1.7 C (73.4 3.0 F) por un perodo no inferior a 40 horas, antes someterlas al ensayo de resistencia a la compresin. Durante el lapso transcurrido entre el retiro de las probetas del agua y el ensayo, se debern cubrir con una sbana, una arpillera hmeda u otra tela absorbente que resulte adecuada. Refrentado: Las bases de los ncleos se debern refrentar antes del ensayo de acuerdo con el procedimiento prescrito en la seccin pertinente de la norma de ensayo INV E 403. Las superficies refrentadas debern cumplir los requisitos de uniformidad exigidos en la misma norma. Figura 9: Esquema de una operacin de refrentado.

Fuente: Florian Schott, Refrentado, Wikipedia.

Medida: Antes del ensayo, se deber medir la longitud del ncleo refrentado con aproximacin a la dcima de pulgada (2.5 mm), longitud que se emplear para el clculo de la relacin longitud/dimetro. El dimetro se determinar promediando dos (2) medidas tomadas en ngulos rectos entre s, aproximadamente en la mitad de la probeta. Siempre que sea posible, la medida del dimetro se realizar con aproximacin a la centsima de pulgada (0.25 mm), pero como mnimo a la dcima

de pulgada (2.5 mm). No se ensayaran los ncleos cuya diferencia entre el dimetro mayor y el dimetro menor, exceda el 5% de su dimetro promedio. Ensayo: El ensayo a compresin de los ncleos se efectuar tal como se describe en la norma INV E 410, Resistencia a la compresin de cilindros de concreto. Los ncleos se ensayaran dentro de los siete das siguientes a la extraccin, si no se especifica de otra manera. Clculos: El clculo de la resistencia a la compresin de cada probeta se realizar utilizando su seccin transversal basada en el dimetro medio determinado segn se indic en la Seccin 5.5. Si la relacin longitud/dimetro es apreciablemente inferior a 1.75, la resistencia a compresin calculada se deber multiplicar por un factor de correccin, como se indica a continuacin23:

t

Fuente: Norma INVIAS E-418-07, TOMA DE NCLEOS Y VIGAS EN CONCRETOS ENDURECIDOS. Ensayo de resistencia de muretes de mampostera Objeto Este mtodo de ensayo comprende los procedimientos para la elaboracin y ensayo de muretes de mampostera, y los procedimientos para determinar la resistencia a la compresin de la mampostera, fmt, usada para determinar el cumplimiento del requisito de la resistencia nominal a la compresin de la mampostera especificada, fm. Cuando se utiliza este ensayo para propsitos de investigacin, los procedimientos de elaboracin y de ensayo aqu definidos, sirven como gua y suministran parmetros de control. ______ 23 Norma INVIAS E 418, Toma de Ncleos y Vigas en concretos endurecidos, 2007.

Procedimiento 1. Se coloca el espcimen con el lado plano hacia abajo, a menos que se

especifique algo diferente, lo cual se debe consignar en el respectivo informe, (es decir, se aplica la carga en la direccin de la profundidad de la unidad). Los soportes deben ser barras slidas de acero de dimetro 25,4 mm +/ 1,0 mm cuyo centro debe estar colocado a 12,5 mm +/- 2,0 mm de cada borde del espcimen, el cual se carga en el centro de la luz de apoyo (vase la Figura 1). Si los especmenes tienen reentrantes o ranuras, se colocan de tal manera que estas depresiones o ranuras queden en el lado de compresin. La carga se aplica a la cara superior del espcimen mediante una placa de apoyo de acero de 6,0 mm de espesor y 38,0 mm de ancho; su longitud debe ser como mnimo igual al ancho del espcimen. 2. Es necesario cerciorarse de que los soportes del espcimen estn libres para rotar en direccin longitudinal y transversal a ste y se deben ajustar de manera que no ejerzan fuerza en estas direcciones. Figura 10: Diagrama del montaje mdulo de rotura

Fuente: Norma Tcnica Colombia 4017, mtodos para muestreo ensayos de unidades de mampostera y otros productos de arcilla. En donde: W = Carga aplicada, en N L = Distancia entre los soportes de apoyo, en mm b y d = ancho y alto respectivamente, en mm

Velocidad de aplicacin de la carga La velocidad de carga no debe exceder los 8.900 N/min; sin embargo, se puede considerar que este requisito se cumple, si la velocidad de la cabeza mvil, durante la aplicacin de la carga, es inferior a 1,3 mm/min. Clculos e Informe El mdulo de rotura de cada espcimen se calcula de la siguiente manera: Figura 11: Diagrama de cuerpo libre para la deduccin de la frmula del mdulo de

rotura

Fuente: Norma Tcnica Colombia 4017, mtodos para muestreo ensayos de unidades de mampostera y otros productos de arcilla. En donde: MR = mdulo de rotura de la muestra en el plano de falla, en Pa. W = carga mxima indicada por la mquina de prueba, en N. L = distancia entre los soportes (medida centro a centro), en mm. b = ancho neto (distancia de cara a cara) de la muestra en el plano de falla, en mm. d = profundidad, (distancia desde la cara superior hasta el plano de apoyo) de la muestra en el plano de falla, en mm. x = distancia promedio del plano de falla al centro de la pieza, medida en la direccin de la lnea central de la superficie sometida a tensin, en mm. El promedio de las determinaciones del mdulo de rotura de todos los especmenes ensayados, se informa como el mdulo de rotura del lote.

RESISTENCIA A LA COMPRESIN REFRENTADO DE LAS UNIDADES 1. Todos los especmenes deben estar secos y a temperatura ambiente de acuerdo con lo establecido en los numerales 5.1 y 5.2, antes de aplicar cualquier etapa del proceso de refrentado. 2. Si las superficies que servirn para aplicar la carga durante el ensayo de compresin, presentan salientes o reentrantes, stas se deben rellenar con morteros compuestos por una parte en peso de cemento de endurecimiento rpido, de acuerdo con los requisitos para cemento tipo III (vase la norma ASTM C150 o NTC 121) y dos partes por peso de arena. No se deben refrentar especmenes antes de que el mortero de relleno tenga 48 h de edad. Se refrentar los especmenes utilizando uno de los dos procedimientos descritos en los numerales 7.2.3 o 7.2.4 de la NTC 4017. Refrentado con yeso Se recubren las dos caras opuestas de carga de cada espcimen con laca y se dejan secar. Se asienta una de las superficies del espcimen con la laca seca del espcimen sobre una capa delgada de pasta pura de yeso calcinado (plaster of paris) (vase la Nota), la cual ha sido extendida sobre un plato aceitado, no absorbente, tal como un vidrio o una placa metlica maquinada. La superficie del plato debe encontrarse plana dentro del rango de 0,076 mm en una longitud de 400 mm. Debe ser suficientemente rgido y ser soportado de tal forma que no se presenten deflexiones medibles durante la operacin de refrentado. Se aplica una capa delgada de aceite o de otro material adecuado y se repite este procedimiento con la otra superficie cubierta con laca. Se debe observar que las caras opuestas de carga formadas sean aproximadamente paralelas y perpendiculares al eje vertical del espcimen y que los espesores de los refrentados sean aproximadamente los mismos, sin exceder 3,2 mm. Los refrentados deben tener al menos 24 h antes de ensayar los especmenes. Nota: El yeso plaster of paris es un yeso de la forma CaSO4.1/2H2O (Hemihidrato) tpicamente de alta resistencia a la compresin, diferente a los yesos comunes de construccin que son de la forma CaSO4.2H2O de menores resistencias a la compresin. Por lo tanto se recomienda el uso de yesos tipo Hidrostone o Hidrocal para el proceso de refrentado.

Procedimiento 1. Se ensayan los especmenes en una posicin tal que la carga sea aplicada en la

direccin en que van a estar puestos en servicio. Los especmenes se centran bajo el soporte esfrico superior con una tolerancia de 1,6 mm. 2. La mquina de ensayos debe cumplir con lo establecido en la norma NTC-ISO 7500-1 para Clase 1. 3. La mquina de ensayo debe tener una precisin de 1,0 % sobre el rango

provisto de carga, el soporte superior debe estar provisto de una rtula esfrica con un bloque de metal endurecido, firmemente fijado al centro de la cabeza superior de la mquina. El centro de la esfera debe descansar en el centro de la superficie del bloque metlico en contacto con el espcimen. Este bloque debe ser sostenido lo ms cercano posible en el asiento esfrico, pero debe estar libre para bascular en un ngulo de aproximadamente 3 en cualquier direccin para permitir especmenes cuyas superficies no sean exactamente paralelas. La mquina de ensayo debe estar equipada con una rtula cuyo dimetro debe ser al menos 125 mm (tal como se establece en el Anexo A). Se permite el uso de una platina metlica endurecida debajo del espcimen para minimizar el desgaste del plato inferior de la mquina. Las superficies de los bloques de carga que estarn en contacto con el espcimen, deben tener una dureza mayor o igual a 55 HRC. Cuando el rea de cualquiera de los bloques de carga o apoyo (superior o inferior) no sea suficiente para cubrir el rea del espcimen, se debe colocar una platina metlica adicional con superficies maquinadas que no deben desviarse del plano en ms de 0,01 mm por cada 100 mm y con un espesor igual al menos, a la distancia que hay desde el borde de la rtula de carga y la esquina ms alejada del espcimen refrentado; la longitud y el ancho de la pieza intermedia adicionada debe ser al menos 6,0 mm ms grande que la longitud y el ancho de la unidad a ensayar (vanse las figuras del Anexo A). Los espesores de las platinas de ensayo se determinan de acuerdo con lo establecido en el Anexo A de la ntc 4017. Si el espesor de las platinas adicionadas no cumple con el requisito de ser igual o mayor que la distancia existente entre el borde de la rtula y la esquina ms alejada del espcimen, entonces todos los especmenes debe recortarse a la mitad de su longitud, de acuerdo con lo establecido en el numeral 7.1 anterior. Velocidad de aplicacin de la carga Se debe aplicar la carga con una velocidad adecuada hasta la mitad de la mxima esperada de acuerdo con el estimativo previsto para el producto o en su defecto con base en el requisito de resistencia propio de l acorde a la norma respectiva. Luego de aplicada esta carga inicial se deben ajustar los controles de la mquina de tal forma que la carga faltante se aplique a una velocidad uniforme en no menos de 60 s ni ms de 120 s.

Clculos e Informes Se debe calcular la resistencia a la compresin de cada espcimen como se indica a continuacin:

Resistencia a la compresin, =

En donde: C = resistencia del espcimen a la compresin, en Pa x 104 ( kgf/cm2) W = carga mxima (de rotura), en N ( kgf), la indicada por la mquina de ensayo. A = promedio de las reas brutas de las superficies superior e inferior del espcimen, en cm2 (vase la Nota). NOTA: Cuando se requiera del clculo de la resistencia a la compresin sobre el

rea neta (como, por ejemplo, en ladrillos de perforacin vertical), se sustituye A en la anterior frmula, por el rea neta en cm2, la cual se obtiene despus de descontar todas las reas correspondientes a las perforaciones de la seccin perpendicular a la direccin de carga.

=

=

En donde Vn = volumen Neto, en cm3 Ws = masa seca del espcimen antes de inmersin, en g Wss = masa sumergida en agua del espcimen saturado, en g g = densidad del agua a la temperatura de ensayo, en g/mm3 Anp = rea neta promedio, en cm2 h = altura real, en cm Nota: La masa sumergida en agua del espcimen saturado (Wss), equivale a la

masa seca menos el empuje del agua, el cual a su vez, es el volumen del agua desalojada por la unidad. El espcimen debe ser saturado en agua antes de medirse su masa sumergida en agua (Wss). La saturacin se debe hacer por inmersin en agua a temperatura ambiente, durante 12 h. La altura real se determina como el promedio de las alturas medidas sobre la lnea central de cada cara del espcimen, de aquellas caras paralelas a la direccin de carga del espcimen.

1. MTODOS PARA EL ESTUDIO DE LA VULNERABILIDAD SSMICA DE EDIFICACIONES.

En la sociedad actual el ingeniero civil debe plantearse diferentes escenarios de trabajo que antiguamente no existan, como es el caso que actualmente se desarrolla en este trabajo de grado evaluando la vulnerabilidad ssmica en edificios de mampostera estructural no reforzada, este tipo de trabajos nacen de la necesidad de predecir el comportamiento de estructuras de alta importancia como lo son Hospitales, estaciones de Bomberos, Edificaciones multifamiliares, instituciones educativas, etc. Para realizar este tipo de anlisis, a travs de las ltimas dcadas, se han desarrollado diferentes tipos de metodologas que se pueden agrupar en tres grandes grupos segn el Prof. Kappos (Dolce, 1994) a partir de la fuente de informacin que prevalece as: Mtodos empricos: Se caracterizan por un alto grado de subjetividad. Estn basados en la experiencia sobre el comportamiento de tipos de edificaciones durante sismo y la caracterizacin de deficiencias ssmicas potenciales. Se usan cuando se dispone de limitada informacin, cuando se admite un resultado menos ambicioso y/o para evaluaciones preliminares. Son enfoques menos exigentes y ms econmicos de implementar. Los mtodos empricos, incluyen tanto los mtodos de categorizacin como los mtodos de inspeccin y puntaje. Mtodos de categorizacin o caracterizacin. Clasifican las edificaciones segn su tipologa en clases de vulnerabilidad atendiendo a la experiencia sobre el desempeo ssmico que han tenido estructuras similares ante terremotos relevantes. El resultado suele ser bastante subjetivo por lo que generalmente es limitado a evaluaciones preliminares. Un ejemplo de esta metodologa es la clasificacin de los tipos de estructuras segn su clase de vulnerabilidad propuesta por la EMS-98 (Grnhal, 1998). Mtodos de Inspeccin y puntaje. Permiten identificar y caracterizar las deficiencias ssmicas potenciales de una edificacin, atribuyendo valores numricos (tantos o puntos) a cada componente significativo de la misma, que ponderado en funcin de su importancia relativa, conduce a la determinacin de un ndice de vulnerabilidad. Aunque estos mtodos son bastantes subjetivos, la aplicacin a edificaciones de una misma tipologa de regiones de sismicidad importante, permite una evaluacin preliminar orientativa, suficiente para jerarquizar relativamente el nivel de vulnerabilidad ssmica de cada edificacin. En zonas caracterizadas por una moderada sismicidad estas metodologas pueden considerarse representativas y ms an, suficientes para describir el nivel de dao esperado, sobre todo si se cuenta con funciones de vulnerabilidad apropiadas para la regin. Sin embargo, para aquellas edificaciones que evidencian una relevante vulnerabilidad y una significativa importancia es recomendable complementar estas metodologas con alguna tcnica analtica o experimental. Un ejemplo de esta metodologa es el desarrollo por el Gruppo nazionale per la defensa dai terremoto (GNDT, 1990).

Mtodos analticos o tericos. Evalan la resistencia estimada de las estructuras del terreno utilizando como base modelos mecnicos de respuesta estructural e involucrando como datos las caractersticas mecnicas de la estructura. Constituyen un enfoque muy completo, exigente y costoso. Generalmente son bastante laboriosos y dependen en cierta medida del grado de sofisticacin de la evaluacin, de la calidad de la informacin y de la representatividad de los modelos. Mtodos experimentales. Recurren a ensayos dinmicos para determinar las propiedades de las estructuras y/o sus componentes. Generalmente constituyen propiedades de las estructuras in situ (menos frecuente de laboratorio), orientados a determinar las propiedades dinmicas y otras caractersticas esenciales aspectos tan importantes como la interaccin suelo-estructura, la incidencia de los elementos no estructurales, etc. Aunque sus resultados no son determinantes, permiten en algunos casos orientar sobre el estado de la edificacin y los posibles efectos que un sismo ha tenido sobre ella. La aplicacin exhaustiva de cada una de estas metodologas sobre una misma edificacin puede dar origen a importantes discrepancias en los resultados, difciles de interpretar y que en algunos casos pueden dar origen a conclusiones erradas. En este sentido, para el anlisis de la vulnerabilidad ssmica se recomienda combinar los mtodos analticos y empricos, con algn mtodo o tcnica experimental que permita incrementar la confiabilidad del anlisis de vulnerabilidad.1 ________ 1 Vulnerabilidad ssmica de edificaciones esenciales. Anlisis de su contribucin al riesgo ssmico. Universidad Politcnica de Catalua, Departamento de ingeniera Ssmica, Cartografa y geofsica, Febrero de 2003, 1, 1 ISBN. 8468815748