Evaluación técnica de la integridad estructural de los edificios del Instituto Bilingüe Interamericano México (IBIME) Plantel Lagos

Transcripción

1 Evaluación técnica de la integridad estructural de los edificios del Instituto Bilingüe Interamericano México (IBIME) Plantel Lagos Lago Erie No. 26, Sección Lagos Colonia Jardines de Morelos Ecatepec de Morelos, Estado de México Elaboración: Dr. Edgar Tapia Hernández Ingeniería Civil (cédula ) Maestría en Ingeniería (cédula ) Doctorado en Ingeniería Estructural (cédula ) Ciudad de México a 29 de septiembre de 2017 Página 1

2 Evaluación técnica de la integridad estructural de los edificios del Instituto Bilingüe Interamericano México (IBIME) Plantel Lagos Lago Erie No. 26, Sección Lagos Colonia Jardines de Morelos Ecatepec de Morelos, Estado de México Ciudad de México a 29 de septiembre de 2017 Índice No. Sección Página 1 Objetivo 3 2 Introducción y antecedentes 3 3 Condiciones del sitio 4 4 Descripción de la estructura 7 5 Reconocimiento del daño 9 6 Conclusiones y recomendaciones 13 7 Referencias 15 Página 2

3 Evaluación técnica de la integridad estructural de los edificios del Instituto Bilingüe Interamericano México (IBIME) Plantel Lagos Ubicación Lago Erie No. 26, Sección Lagos Colonia Jardines de Morelos Ecatepec de Morelos, Estado de México Objetivo Establecer la integridad estructural de los edificios que conforman el Plantel Lagos localizado en Lago Erie No. 26, Sección Lagos, Colonia Jardínes de Morelos en Ecatepec de Morelos, Estado de México después de que las edificaciones fueron sometidas a las demandas del sismo del 19 de septiembre del 2017 de magnitud 7.1 con el propósito de identificar las posibles medidas necesarias para garantizar la seguridad de los ocupantes. El documento está basado en una visita a la edificación que incluyó la inspección física de los elementos estructurales, elementos no estructurales, deformaciones visibles y los posibles desplomes. Introducción y antecedentes El día 19 de septiembre del 2017 a las 13:14:40 hora local del centro de México se registró un sismo de magnitud 7.1 ubicado al sureste de Axochiapan, Morelos y a 120 km de la Ciudad de México con base en la información que publicó el Servicio Sismológico Nacional. Los datos hipocentrales fueron latitud N, longitud W y 57 km de profundidad. A solicitud expresa de la Mtra. Norma Angélica Romero Ramón, Directora General (Cédula No ), el jueves 28 de septiembre se efectúo un recorrido en el conjunto de edificios localizados en Lago Erie No. 26 en Sección Lagos en la Colonia Jardínes de Morelos en Ecatepec de Morelos en el Estado de México, con el propósito de identificar los elementos Página 3

4 dañados durante el sismo, verificar y evaluar la estabilidad de la estructura, los elementos que la conforman y el nivel de seguridad de sus ocupantes. El conjunto de edificios tiene uso de escuela a nivel Kinder y nivel Primaria. Los edificios están ubicados en el perímetro del ex lago de Texcoco que está identificado como suelo lacustre, integrado por arcillas altamente compresible, separadas por capas arenosas con contenido diverso de limo o arcilla. Estas capas arenosas son generalmente medianamente compactas a muy compactas y de espesor variable de centímetros a varios metros. Condiciones del sitio Las estructuras evaluadas se localizan en la Cuenca de México, la cual es una cuenca endorreica que se encuentra asentada sobre una planicie aluvial que anteriormente era un sistema de antiguos lagos y que abarca parte del Estado de México y la Ciudad de México. Se compone básicamente de rocas volcánicas y sedimentos lacustres (Ortega et al. 2015). Así, el Valle de México forma parte del denominado Eje Neovolcánico transversal que se extiende en dirección este-oeste atravesando la República Mexicana, la cual está caracterizada predominantemente por derrames basálticos, numerosos volcanes y lagos, cuya morfología, orientación y distribución sugieren estar situados en fosas tectónicas (SGM 2002). En lo que respecta a los efectos sísmicos en las estructuras del Instituto (IBIME), desde la versión del Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal del 2004 (RCDF-04) se establece una clasificación de zonificación sísmica que está basado en los criterios establecidos en las Normas Técnicas Complementarias para el Diseño por Sismo (NTCS-04) y que se muestran en la figura 1. Entonces, para los efectos de las Normas técnicas se considerarán las zonas de la Ciudad de México que establece el artículo 170 del Reglamento en: Zonas de terreno firme (zona de lomas) identificada como zona I. Zona de terreno de transición identificada como zona II. Zona de terreno blando (zona del lago), identificada como zona III que está dividida en cuatro subzonas (IIIa, IIIb, IIIc y IIId). La zona de lomas se localiza en las partes más altas de la Ciudad de México. Con los deshielos a finales de los periodos glaciares surgieron ríos y Página 4

5 arroyos caudalosos los cuales generaron grandes depósitos fluviales que se reconocen en diferentes puntos de esta zona. La mayoría del suelo en esta zona está constituido por mantos de lava y material piroclástico, principalmente en la parte sur donde sus espesores son de gran tamaño. Los suelos de esta zona son muy resistentes y, por lo tanto, poco deformables. En el sur, la Zona de Lomas abarca desde las faldas de la Sierra de Chichinautzin hasta la Cuenca de Chalco y al norte abarca el Peñón de los Baños, la Sierra de Guadalupe, el Cerro del Chiquihuite, el Cerro del Tigre, el Cerro de la Estrella y la Sierra de Santa Catarina. La zona de transición es una combinación entre la Zona de Lomas y la Zona de Lago. Al pie de la Zona de Lomas se reconocen abanicos aluviales formados a causa de los deshielos a finales de los periodos glaciales. Son depósitos que dividen la Zona del Lago de la Zona de Lomas caracterizados por deltas poco extensos que se introdujeron en la zona del lago. Debido a la forma en cómo se depositaron los clastos fluviales y aluviales se produjo una intercalación con las arcillas. Finalmente, se conoce como Zona del Lago a la región que se localiza en las regiones donde antiguamente existían lagos, en este caso en los lagos de Texcoco y Xochimilco. El suelo en esta zona es lacustre, constituido por una secuencia de arcillas muy blandas con alto contenido de agua. Así, con base en los criterios de la subzonificación del área metropolitana de la Ciudad de México (figura 1), el terreno donde está localizado el inmueble se identifica como terreno de transición. Sin embargo, las mismas Normas Técnicas para el Diseño por Sismo (NTCS-04) reconocen que no existen estudios suficientes sobre las características de la respuesta sísmica del suelo en el Municipio de Ecatepec de Morelos. Por esta razón, se consultaron los criterios de la más reciente versión del Capítulo de Sismo del Manual de Obras Civiles de la Comisión Federal de Electricidad (MOC-CFE-2015), ampliamente utilizado en el país para establecer las demandas sísmicas en México. Así, con base en las coordenadas latitud y longitud (posición física del IBIIME), los espectros de peligro uniforme y espectros de diseño en el programa Prodisis con una velocidad en roca V r max= 11 cm/seg concuerdan con el espectro de diseño de una zona sísmica de transición (zona II). Página 5

6 En esta zona de transición (zona II) se espera una amplificación moderada de las demandas de aceleración de los sismos de subducción producidos por el choque de la placa norteamericana y la placa de Cocos en la costa sur del país. Figura 1. Zonificación de la Ciudad de México con fines de diseño sísmico (NTCS-04) Página 6

7 Descripción de la estructura El Plantel Lagos está conformado por cuatro edificios rectangulares unidos entre sí en forma rectangular con un patio central como se muestra en la figura 2. Los salones de clases y áreas para otras actividades docentes están unidos a través de pasillos y corredores, donde la disposición de los edificios permite el libre tránsito entre ellos. En general, la planta baja de los edificios está acondicionada para permitir el acceso y salida al Instituto por varias puertas a las calles: Lago Erie, Lago Baycal y Lago Winnipeg. Figura 2. Vistas desde el patio central de los edificios que conforman el Instituto El acceso a los niveles de los edificios se efectúa por escaleras de concreto y escaleras de acero de peralte y ancho adecuado. En la mayoría de los edificios, el acceso a las cubiertas de azotea está restringido. Tres de los cuatro edificios que conforman el Instituto están estructurados por columnas y trabes de concreto armado de sección rectangular; mientras que el otro edificio está estructurado por columnas y trabes con perfiles de acero estructural. La proporción entre la sección transversal de los elementos estructurales, claros libres, peraltes y tamaño de las habitaciones es adecuada. Los elementos estructurales están rígidamente conectados. El sistema de piso está concebido por losas de concreto armado. Página 7

8 Además, los edificios tienen muros divisorios para formar los salones. Algunos muros divisorios son de tablaroca comercial, siendo que la gran mayoría de los muros son de mampostería con piezas sólidas y están confinados mediante castillos y dalas de concreto reforzado. La mayoría de los muros (con excepción de los muros de colindancia) no llegan al techo sino que tienen ventanas y cancelería de aluminio con fines de iluminación. La estructura tiene colindancias hacia el norte y hacia el sur con casas habitación de menor altura. En ningún caso se notaron contactos, sino que las estructuras están adecuadamente separadas por colindancias de 4.0 a 10.0 cm aproximadamente (figura 3). Figura 3. Colindancias hacia las estructuras adyacentes En la visita no se notaron otros elementos que modifiquen la rigidez o resistencia lateral del edificio; de manera que los edificios y entrepisos que los conforman tienen propiedades estructurales equivalentes en resistencia, rigidez y capacidad de deformación. Página 8

9 Reconocimiento del daño El jueves 28 de septiembre del 2017 se efectúo un recorrido en el inmueble (nueve días después del sismo). La inspección incluyó áreas comunes, oficinas, salones, pasillos, otras áreas con fines docentes, bodegas y la azotea centrando la atención en la revisión de los elementos estructurales y no estructurales. Se corroboró que los elementos estructurales principales (columnas de concreto reforzado de sección rectangular) no habían desarrollado articulaciones plásticas (daño permanente) que hubiera estado caracterizadas por agrietamientos hasta el núcleo de los elementos en ambos extremos. Las columnas no tenían desplomes ni deformaciones permanentes como se muestra en la figura 4. En muy pocos casos se identificaron casos donde el acabado o recubrimiento de los elementos estructurales (trabes o columnas) reportaron grietas menores a 0.30 mm que no representan un riesgo para la estabilidad del elemento ni ponen en riesgo a los ocupantes del inmueble. Figura 4. Vista de las columnas en planta baja y en pisos superiores (sin daño) En otros casos, se identificó daño menor en el recubrimiento de elementos secundarios; especialmente en muros divisorios en el acabado con pasta o yeso como se muestra en la figura 5. Sin embargo, en todos los Página 9

10 casos se verificó cuidadosamente que la grieta fuera de un tamaño despreciable y que no se hubiera propagado hasta el muro derivado de las demandas sísmicas. El desprendimiento del acabado estético no pone en riesgo la integridad del elemento estructural. En los casos, donde se habían efectuado reparaciones con lechada de mortero cemento - arena, se verificó que la grieta hubiera sido perfectamente reparada. Este daño y su reparación no pone en riesgo la estabilidad del muro. Figura 5. Perdida de recubrimiento en elementos estructurales En otros casos, el movimiento de los marcos de concreto reforzado y de los marcos de acero estructural (trabes y columnas) durante el sismo puso en evidencia las uniones de los elementos no estructurales como muros divisorios de mampostería o tablaroca y recubrimientos y acabados (figura 6). Esa separación quedó marcada como una grieta horizontal en la unión de los muros al techo o como una grieta vertical en la unión de los muros a las columnas; sin embargo, no representan un riesgo para los ocupantes del inmueble. De hecho, se anticipa que esa grieta, que es muy común en acabados, aparecerá muy probablemente siempre que se reporte un movimiento sísmico, por lo que se recomienda que el proceso de reparación se efectúe con silicón o celotex. Página 10

11 Figura 6. Separación de elementos no estructurales Igualmente, debido al movimiento sísmico y a que la respuesta de los edificios principales es independiente entre sí, se notó daño en los acabados y recubrimientos de algunos elementos que estaban unidos entre sí y que pertenecían a edificios contiguos. Sin embargo, en la mayoría de los casos existe una junta entre los edificios que conforman la escuela de aproximadamente 5 centímetros. Esta separación es suficiente para absorber los movimientos relativos entre los edificios durante un sismo (figura 7). Figura 7. Separación entre los edificios principales Página 11

12 En la inspección se corroboró que las cubiertas y otros elementos de fachada y adornos estuvieran firmemente unidas y que las azoteas estuvieran sin agrietamientos provocados por el movimiento sísmico (figura 8). Asimismo, la soldadura de los elementos de acero en rampas, escaleras, barandales, elementos de apoyo de las cubiertas y otros ornamentos que están conformados por perfiles de acero no tenía grietas, fisuras o separaciones, sino que estaba en buenas condiciones para seguir soportando las posibles demandas sísmicas o eólicas. Figura 8. Vista de cubiertas y elementos de fachada interior En la azotea se identificó una antena de comunicaciones atirantada que se comprobó sin desplome y sin daño estructural en alguno de los elementos que la conforman. De hecho, las anclas de sujeción de los cables tampoco tenían daño y permanecían en tensión al momento de la revisión. Figura 9. Antena de telecomunicaciones atirantada en buenas condiciones Página 12

13 Finalmente, se corroboró que los barandales, rampas y muros de escaleras estaban libres de daños y se verificó que las rutas de evaluación estuvieran en condiciones óptimas como se nota en la figura 10. Figura 10. Escaleras y rutas de evacuación en condiciones óptimas No se notó daño en los contenidos relacionado por la falta de control de las deformaciones durante el movimiento sísmico. En ningún caso se observaron grietas en techos o pisos que denoten daño en el sistema de la losa. Tampoco se identificaron losas con deformaciones excesivas, por lo que no existe sospecha que el diafragma haya podido transferir las demandas sísmicas en las columnas adecuadamente sin daño. Conclusiones y recomendaciones Se realizó una inspección visual y evaluación de la integridad estructural de los edificios que conforman el Instituto Bilingüe Interamericano México (IBIME) Plantel Lagos localizado en Lago Erie No. 26, Sección Lagos, Colonia Jardínes de Morelos en Ecatepec de Morelos, Estado de México después de que las edificaciones fueron sometidas a las demandas del sismo del 19 de septiembre del 2017 de magnitud 7.1 con el propósito de identificar las medidas necesarias para garantizar la seguridad de los ocupantes. Página 13

14 Con base en el recorrido se estableció que los elementos estructurales no muestran grietas relacionadas con articulaciones plásticas, desprendimiento o fractura del concreto, acero de refuerzo expuesto, desplazamientos o deformaciones significativas de los elementos estructurales principales, asentamientos diferenciales del sistema de cimentación ni hundimientos. La rampa de escaleras y otros elementos de acceso se reportan en buenas condiciones y funcionando adecuadamente. Se identificó poco daño en elementos no estructurales como recubrimientos, acabados y elementos de fachada y en algunos muros divisorios de mampostería reforzada o de tablaroca que no ponen en riesgo la estabilidad del edificio ante cargas gravitacionales y tampoco ante cargas sísmicas. Este daño en elementos no estructurales incluye agrietamientos en en muros, donde el grosor del agrietamiento no pone en riesgo la estabilidad de los elementos ni del edificio. Debido a que no se reporta daño en las columnas, trabes ni en el sistema de piso, el edificio aún tiene capacidad para resistir demandas sísmicas y su estado actual no pone en riesgo el acceso y uso de los ocupantes en condiciones cotidianas. Con base en estos resultados y dado el comportamiento adecuado de los edificios ante el sismo del 19 de septiembre del 2017 no es necesario efectuar inspecciones o análisis adicionales para asegurar que las estructuras que conforman el Instituto Bilingüe Interamericano México (IBIME) Plantel Lagos, cumplen con los requisitos del Reglamento local vigente. Atentamente, Dr. Edgar Tapia Hernández Ingeniería Civil (cédula ) Maestría en Ingeniería (cédula ) Doctorado en Ingeniería Estructural (cédula ) Página 14

15 Referencias [1] Ortega Guerrero, B., Lozano Garcia, M. S., Caballero, M., y Herrera, H. D. (2015). Historia de la evolución deposicional del lago de Chalco, México desde el MIS 3. Boletín de la Sociedad Geólogica Mexicana, págs [2] MOC-CFE-15, Manual de Obras Civiles, Capítulo de Sismo, Comisión Federal de Electricidad. Instituto Nacional de Investigaciones Eléctricas y Energías Limpias. México. [3] NTCS-04, Normas Técnicas Complementarias para el Diseño por Sismo, Gaceta Oficial de la Ciudad de México, octubre. [4] RCDF-04, Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal, Gaceta Oficial del Distrito Federal, octubre. [5] SGM. (2002). Carta Geológico-Minera Ciudad de México, E14-2, Esc. 1:250,000. Pachuca, Hidalgo, México: Servicio Geológico Mexicano. Página 15