APÉNDICE 3 Abstract Resumen The main purpose of this project is the realization of El fin principal de este proyecto es la realización de an engineering study that will serve to determine un estudio ingenieril que sirva para dar a conocer la and publicize the seismic hazard in the canton of amenaza sísmica del cantón de Pérez Zeledón, así Pérez Zeledón, as well as the different levels of como los distintos niveles de vulnerabilidad para seismic vulnerability for certain buildings located in ciertas edificaciones localizadas en la zona sur del the southern part of our country, specifically of those país, específicamente de aquellas ubicadas en el located in Pérez Zeledón, in the province of San cantón de Pérez Zeledón, en la provincia de San José. José. To meet the project’s objective a research Para cumplir con dicho objetivo se buscó was conducted, to observe and record the materials averiguar y registrar los distintos materiales usados used in the construction of the buildings included in para la construcción, tipologías y configuraciones the study, the geometry of structural configurations, estructurales, así como las diferentes técnicas y as well as the different techniques and methods of métodos de ejecución presentes en las obras y pro- execution utilized in engineering projects developed yectos constructivos desarrollados en la región. Así in the region. Furthermore, it was necessary to ob- también, fue necesario obtener la información rela- tain information on the magnitude, intensity and fre- tiva a la intensidad y frecuencia de los eventos sis- quency of the seismic events that have affected the mológicos que afectan y han afectado al cantón his- canton historically, to determine the impact of these tóricamente, al igual que el impacto de estos mis- events in the areas of analytical interest for the pro- mos sobre las áreas de interés analítico para el pro- ject and anticipate the characteristics of the earth- yecto. Lo anterior para calcular la probabilidad de quakes that could occur in the upcoming years. Af- falla de cada una de las tipologías estructurales ter establishing the seismic hazard of the region and analizadas bajo niveles variados de movimiento del the vulnerability of the analyzed buildings the study terreno, considerando los factores involucrados en proceeds to estimate the probability of failure in dicho fenómeno. each of the structural types, under varying levels of Se concluye con información actualizada y ground motion and considering the main factors in- suficiente para establecer y reportar el grado de volved in this phenomenon. daño esperado para las viviendas y edificaciones The project concludes with sufficient data to comerciales simples en caso de que el área de Pé- establish and report the degree of expected damage rez Zeledón (específicamente la ciudad de San Isi- in residences and simple commercial buildings in dro de El general) sea afectada por un sismo de the area of Perez Zeledón (specifically on the district gran magnitud. of San Isidro de El General) for the most critical sce- narios in terms of seismic activity expected to hap- Palabras clave: vulnerabilidad, tipologías estructu- pen in this geographic region, given the reported po- rales, riesgo sísmico, Pérez Zeledón, San Isidro de tential for earthquakes of destructive magnitudes. El General. Keywords: vulnerability, structural types, seismic risk, Pérez Zeledón, San Isidro de El General. EVALUACIÓN DE LA VULNERABILIDAD SÍSMICA EN VIVIENDAS Y EDIFICIOS COMERCIALES DE PÉREZ ZELEDÓN, COSTA RICA I Evaluación de la vulnerabilidad sísmica en viviendas y edificios comerciales menores en el área central de Pérez Zeledón, Costa Rica. FREDDIE ANTONIO VARGAS MENA. Proyecto final de graduación para optar por el grado de Licenciatura en Ingeniería en Construcción. Setiembre del 2016 INSTITUTO TECNOLÓGICO DE COSTA RICA ESCUELA DE INGENIERÍA EN CONSTRUCCIÓN Contenido PREFACIO ............................................................. 2 RESUMEN EJECUTIVO ........................................ 4 INTRODUCCIÓN ................................................... 9 MARCO TEÓRICO .............................................. 13 METODOLOGÍA .................................................. 32 RESULTADOS ................................................... 115 ANÁLISIS DE RESULTADOS ........................... 138 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .... 147 APÉNDICES ...................................................... 151 ANEXOS ............................................................ 199 REFERENCIAS ................................................. 217 Prefacio Este estudio sobre la vulnerabilidad sísmica de las construcción, los sistemas utilizados para ejecutar edificaciones de vivienda y comercio del cantón de la obra, las tipologías usadas, etc. Pérez Zeledón se ideó con el propósito de contribuir Además, una aplicación indirecta de dicho a solventar y reconocer un hecho problemático que conocimiento puede enfocarse en reconocer, entre enfrenta nuestro país en el campo de la ingeniería otros aspectos, la importancia económica y social sísmica. Dicho hecho es el faltante de conocimiento de las edificaciones, que son patrimonio de la so- integral y confiable sobre la respuesta estructural ciedad y últimamente representan un indicador di- que presentarían las diversas edificaciones que son recto del desarrollo de esta, siendo además las ba- ocupadas constantemente por la población de las ses que permiten el avance continúo de la misma. áreas urbanizadas ante la ocurrencia de terremotos Al reconocer dicha importancia y realizar un de intensidades variables. estudio que nos permita llevar a cabo la evaluación Alrededor del mundo existen gran cantidad de las estructuras y determinar así la vulnerabilidad de estudios de vulnerabilidad sísmica, en especial sísmica de estas obras ya ejecutadas, estaremos en países desarrollados. En Costa Rica existe la ne- estableciendo los parámetros correctos para poder cesidad de equiparar nuestra información actual invertir recursos económicos de forma óptima en la perteneciente a este tópico con aquella presente en prevención de los daños probables en caso de que otras locaciones del mundo, en términos de calidad se presenten desastres naturales en la región, e in- y confiabilidad. cluso también para poder mejorar el diseño tanto Con el surgimiento de recursos más efica- arquitectónico como estructural de los proyectos fu- ces que los existentes en décadas pasadas; y con turos cuyos materiales, propiedades mecánicas y la posibilidad de emplear estas nuevas tecnologías características físicas sean equiparables con las de en aplicaciones para el campo de la ingeniería civil, las obras incluidas en la investigación desarrollada. es importante promover la evaluación de estructu- En este estudio se consideran los sistemas ras constructivas existentes y de las respectivas zo- constructivos más utilizados en el cantón de Pérez nas geográficas sobre las cuales estas se encuen- Zeledón, así como en el país en general; estos son: tran localizadas. Esto con la intensión de obtener la mampostería, el concreto, el prefabricado, acero, datos de riesgo, amenaza y vulnerabilidad sísmica, madera, la construcción compuesta, entre otros. y así poder proyectar criterios de interés social En el estudio se pretende además, registrar como el daño sísmico probable de las edificaciones e incluir dentro de la muestra de la zona, una gama ante un evento sísmico, para con ello estar en ca- de tipologías y sistemas constructivos que resulte pacidad de tomar las medidas adecuadas para re- representativa de la industria de la construcción en ducir y manejar los daños potenciales de las mis- términos de vivienda y pequeños comercios (de al- mas como miembros de las zonas urbanizadas y, rededor de trecientos metros cuadrados), con el fin por consiguiente, de las zonas urbanizadas como de que el rango de aplicación de los resultados de un todo. este estudio sea amplio, sabiendo de antemano, El contar con información veraz, confiable y claro, que cada región sísmica del globo posee sus extensa en términos de vulnerabilidad sísmica no propias particularidades. Aun así, los fenómenos solamente nos ayudará a tener una comprensión sísmicos presentan ciertas intensidades medibles y mayor de la influencia que posee una región geo- clasificables, los sistemas y métodos constructivos gráfica en el comportamiento mecánico de las edifi- son reproducibles, y en muchas regiones hay tipos caciones ahí construidas, sino también de la in- de suelos mecánicamente similares; por lo tanto, si fluencia y participación que tienen aspectos como bien los resultados de este estudio no pueden ser los materiales (y la calidad de estos), la edad de la aplicados directamente a otros puntos del planeta, sí serán, al menos, una referencia útil para la toma EVALUACIÓN DE LA VULNERABILIDAD SÍSMICA EN VIVIENDAS Y EDIFICIOS COMERCIALES DE PÉREZ ZELEDÓN, COSTA RICA 2 de decisiones en zonas fuera del cantón de Pérez de la zona y, en general, la aplicación de sistemas Zeledón; y una herramienta primordial y necesaria de información geográfica. para la prevención de riesgos, el mantenimiento y Al final, el proyecto existe para determinar el diseño de estructuras para este. la vulnerabilidad sísmica de las viviendas y algunos Para desarrollar este proyecto se emplea comercios de la ciudad de San Isidro del General, y información obtenida desde diversas fuentes, entre expandir los resultados a todo el cantón de Pérez las cuales se encuentran instituciones como: la red Zeledón,