Procedimiento de evaluación

Para cada indicador se propone una escala de tres niveles de posible daño:

• Nivel 1 posible daño ligero.
• Nivel 2 posible daño intermedio.
• Nivel 3 posible daño severo.

Los tres niveles de daño se delimitan estableciendo para cada indicador dos umbrales: uno del nivel 1 al 2 y el otro del nivel 2 al 3. Estos umbrales se dan en función del edificio (estructura y elementos no estructurales), de las características del sitio donde esté ubicado y de su estado físico al iniciar su monitoreo. Por tanto, uno o varios umbrales de los indicadores podrán variar de un edificio a otro. En las etapas iniciales del monitoreo de un edificio puede suceder que algunos indicadores conduzcan a diferentes niveles de daño. La experiencia de estudios de la respuesta sísmica de cuatro edificios instrumentados en México, algunos de ellos por más de 19 años (Murià-Vila, 2007), hizo posible considerar los diversos escenarios, y establecer para ellos los valores de referencia y los umbrales para cada nivel de daño. Con base en los estudios mencionados se proponen para edificios semejantes a los estudiados, ciertos valores para iniciar el monitoreo estructural. Es decir, los valores que se proponen son aplicables a edificios de entre 14 y 17 niveles que estén cimentados en suelos blandos y con estructura de concreto reforzado. Los valores de los umbrales empleados al iniciar el monitoreo de los cuatro edificios que se estudiaron fueron los que se muestran en las tablas 1 y 2.

Tabla 1. Umbrales de los indicadores para un edificio de concreto de entre 14 y 17 niveles en suelos blandos de la ciudad de México, con una antigüedad de aproximadamente 10 años al iniciar el monitoreo.

*Este indicador depende de la edad de la construcción al momento de iniciar el monitoreo.

Tabla 2. Umbrales de los indicadores para un edificio de concreto de 18 niveles en suelo blando de la ciudad de Acapulco, cuyo monitoreo inicia recién construido.

*Este indicador depende de la edad de la construcción al momento de iniciar el monitoreo.

Como las características estructurales de estos edificios difieren en densidad de muros de mampostería, en su estado físico y en las rehabilitaciones que algunos de ellos han requerido, fue necesario ajustar algunos de los umbrales establecidos, a partir de los registros disponibles de pequeña y moderada intensidad. Por ejemplo, en uno de los edificios de la ciudad de México, los valores VF se modificaron respecto a la tabla 1 porque fue reforzado y por la presencia de marcos rellenos de muros de mampostería como elementos no estructurales (Aldama, 2009). Así pues, el sistema propuesto tiene la opción de actualizar o corregir los valores de referencia en función de la información analizada de los eventos que se registren y del comportamiento que se observe en la inspección de la estructura.

Para establecer los umbrales es necesario contar con la información siguiente: verticalidades, frecuencias de vibración del edificio, tipo de estructuración, tipo de cimentación y de suelo, rehabilitaciones y antigüedad de la construcción, así como una estimación de su estado físico, que se tomará como inicial.

Finalmente, el estado físico del edificio se establece ponderando los cinco indicadores, con base en los cuatro colores siguientes:

1. Verde, se tendrá cuando VF, A_máx, I_Arias y C_s sean igual al nivel 1.
2. Amarillo, cuando VF o dos de los indicadores restantes sean nivel 2.
3. Naranja (inspección del edificio) será establecido cuando VF sea nivel 3 y al menos uno de los indicadores A_máx, I_Arias o C_s es nivel 2, o si VF es nivel 2 y alguno de los otros es nivel
3. En ambos casos no se considera DE por las incertidumbres en su estimación. En este estado es urgente hacer una inspección del edificio para descartar que se trate de un estado Rojo.
4. Rojo, si la inspección sugiere evacuar el edificio.

Niveles de daño

Los tres niveles de daño de los indicadores se correlacionan con el daño ligero, intermedio y severo.

El daño ligero o tolerable incluye la posible presencia de agrietamientos, en su mayoría en los elementos no estructurales, aun cuando puedan aparecer fisuras en elementos estructurales como son los muros de mampostería. Estos daños no representan riesgo para los ocupantes. Puede haber pequeñas disminuciones de frecuencias de vibración del edificio por pérdidas de rigidez atribuibles a reacomodos de los elementos no estructurales. No se exceden las distorsiones de entrepiso tolerables, aunque dichas distorsiones pueden producir un cierto daño en los elementos no estructurales y estructurales, pero son de igual o menor magnitud que los producidos por el uso normal del edificio.

En el daño intermedio es evidente la presencia de grietas en elementos estructurales y no estructurales. Pueden ocurrir el desprendimiento de aplanados y la caída de plafones. Las distorsiones de entrepiso pueden rebasar los valores tolerables en elementos no estructurales y estructurales. Habrá disminución de las frecuencias de vibración del edificio por pérdida de rigidez del sistema suelo-estructura. Estos daños, en general, no representan riesgo para los ocupantes, aunque, eventualmente, puede ser necesario limitar algún área del edificio con el fin de hacer las reparaciones pertinentes. Requiere la inspección ocular del edificio por un profesional debidamente capacitado para determinar su estado físico y si hay evidencia de algún comportamiento deficiente que requiera de una posible intervención correctiva.

El daño severo es evidenciado por la presencia de agrietamientos en elementos no estructurales y estructurales, y por la mayor pérdida de rigidez. En general, el coeficiente sísmico y las distorsiones de entrepiso están cerca o bien rebasan las permitidas por las normas de construcción. Requiere de una urgente inspección ocular del edificio por profesionales debidamente capacitados en ingeniería estructural para determinar el posible desalojo del personal que lo ocupa.

La implementación de un sistema de alerta automatizado es factible en edificios instrumentados. Edificios aproximadamente regulares, es deseable que cuenten con sensores en el terreno, en la base, en por lo menos un nivel intermedio y en la azotea. Esto permitiría analizar su respuesta dinámica ante la ocurrencia de un sismo, detectar posibles cambios en sus características estructurales con base en sus valores iniciales y establecer aproximadamente su estado de daño.

El sistema automatizado de alerta estructural se elaboró como una ayuda para la operación y el mantenimiento de un edificio, con base en los eventos que se registren. Al ocurrir un sismo, el sistema propuesto procesa los registros, obtiene los valores de los indicadores y los compara con los de referencia. Con estos datos elabora un informe automático, donde se presentan algunos registros y sus espectros, los valores de los indicadores y la estimación del posible estado de daño. Posteriormente, el informe debe ser revisado por personal capacitado para su ratificación o posible corrección.

Los análisis automáticos implementados y la información que se obtiene se describen en el apéndice A. Mayores detalles de estos análisis y del programa de cómputo se pueden obtener en Aldama (2009).

Para un cierto edificio, de toda la información generada durante la alerta, se publica la siguiente:

• Historias de la aceleración de la azotea, la base y el terreno.
• Tabla de los valores máximos de las aceleraciones, las velocidades, los desplazamientos, las distorsiones de entrepiso, el coeficiente sísmico y las intensidades de Arias.
• Tabla comparativa de los valores máximos de eventos previos.
• Identificación de las frecuencias de la vibración, las variaciones respecto a los valores de referencia, y tabla comparativa con respecto a eventos previos.
• Espectros de Fourier y cocientes espectrales (azotea-sótano y azotea-terreno).

Una vez que se ha emitido la alerta, la información completa es revisada por el personal experto para corroborar o rectificar la alerta emitida automáticamente.